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yeahnet

银虫 (正式写手)

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[交流] 【讨论】极性表面与非极性表面的问题

硒化镍晶体结构画出来以后观察晶面，发现{100}和{111}都是只含硒离子或镍离子的极性面，这是怎么回事？请教晶体高手解答。谢谢！
硒化镍晶体结构信息：

Space-group P a -3 (205) - cubic
Cell a=5.9629 Å
V=212.02 Å3

Atomic parameters

Atom  x/a y/b z/c U [Å2]
Ni    0    0          0
Se    0.38300 0.38300 0.38300

[ Last edited by spur on 2009-4-22 at 14:33 ]

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1楼 2009-04-18 21:29:59

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spur

金虫 (正式写手)

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qasd(金币+5,VIP+0):xiexie~ 4-22 18:52
yeahnet(金币+1,VIP+0): 5-10 19:43

非常感谢楼上兄台的指教。我们对于极性面和非极性面的理解看来有些不一样。对于ZnO、InN这类二元化合物，在满足化学计量比时表面的两端确实为两种不同的元素，因而呈现为极性表面；但凑巧这个NiSe在两种原子数量比洽为8：8的时候还又能保证两端的原子种类相同，我认为这就是非极性面。同样，对于另外一种化合物CeO2，它的（111）面在满足化学计量比的前提下，两端都只有O而没有Ce，而文章作者明确地说这是一个非极性面（M. Alfredsson et al. Surf. Sci. 561 (2004)43-56）。
另外有一篇专门讨论极性表面的REVIEW（J. Phys.: Condens. Matter 12 (2000) R367–R410.）谈到：In the rutile structure, for example, in which some transition metalMO2 oxides crystallize, the bulk repeat unit in the (110) direction is made of three layers of O and (MO)2 composition, and there exist three chemically inequivalent terminations, which expose a single oxygen layer (O/(MO)2/O sequence), two oxygen layers (O/O/(MO)2 sequence), or one mixed cation–oxygen layer ((MO)2/O/O sequence). Only in the first case does the repeat unit bear no dipole moment.
所以我的理解是如果一个表面模型既满足化学计量比又满足两个端面的电荷或者电负性相同，则认为是非极性表面。再举个例子：SrTiO3（100）面，在满足化学计量比的条件下，它的一端为SrO（满足化学式），另一端为TiO2（满足化学式），看起来是两端电荷恰好为零，不是极性表面，但SrTiO3不是完全离子化合物而具有一定共价性，因而两端的电负性其实也不相等而呈现极性。处理这类极性表面的方法就是放弃满足化学计量比，而让两端原子种类和个数相等。相应的文献也很多。
至于用赝氢来饱和一端悬挂键这种做法，也有一些理论方面的文章。但我还是有两个问题没理解：（1）饱和一端的悬挂键，保留一端来研究是有些意思，但两端电负性不相等却是客观存在的，偶极矩相互作用仍然存在，因为dipole-dipole interaction是长程相互作用，除非slab很厚，可以削弱这个偶极矩。（2）如果一端的剩余电荷不是vasp赝势库里面包含的那几种赝氢所能中和的呢？比如0.32， 0.18？如果要消除这些剩余电荷，是不是还得重新做一些赝氢的赝势呢？