陈 晔，陈建华，李玉琼，赵翠华



空间结构对硫化矿物表面能带结构和电子性质的影响

陈 晔1, 2，陈建华1, 2，李玉琼1, 2，赵翠华3

(1. 广西大学资源与冶金学院，南宁530004；2. 广西大学广西高校矿物工程重点实验室，南宁 530004；3. 广西大学材料科学与工程学院，南宁 530004)

采用密度泛函理论，计算方铅矿、黄铁矿和闪锌矿的体相及表面电子性质，研究表面空间结构对这3种典型硫化矿物能带结构和电子性质的影响。结果表明：表面结构弛豫导致方铅矿(100)表面带隙变大，表面电子比体相更加活跃；而黄铁矿(100)表面带隙变窄，表面显示出一定的金属性。对3种硫化矿表面原子Mulliken电荷的分析表明，闪锌矿(110)表面和方铅矿(100)表面的电子从体相向表面层转移；而黄铁矿(100)表面的电子则从表面向体相转移。对黄铁矿体相和(100)、(210)和(110)表面具有不同配位数的铁原子的态密度分析表明，铁原子配位数的减少，导致Fe 3d电子能级升高，表面态能级变大。

硫化矿；空间结构；密度泛函理论；电子性质；能带结构

矿物表面由于键的断裂，表面原子受力处于不平衡状态，表层原子之间的距离需要重新调整，以达到新的平衡，这种现象称为表面弛豫。由于表面原子配位数的变化，以及原子间距离的调整，电子分布也会出现相应调整；另外，由于表面原子不再处于周期性势场的作用，其电子能级也会发生变化，表面电子会产生不同于体相电子的性质。如晶体存在自由表面时在能隙中产生的电子Tamm表面态[1]和共价晶体表面的悬挂键在能隙中产生的Schockley表面态[2]。……