Ab-initio-Berechnung von Mehrlagenrelaxation für Cu(331), Cu(511) und Cu(211)-Oberflächen

ĽKlaus-Peter Bohnen1, Rolf Heid1, A. Kara2 und Talat S. Rahman2
1Forschungszentrum Karlsruhe, IFP, Postfach 3640, D-76021 Karlsruhe
2Kansas State University, Manhattan, Kansas 66506, USA

Zur Untersuchung des Einflusses der lokalen Geometrie und Koordination auf Oberflächenstruktur und Dynamik haben wir ab-initio-Berechnungen der Mehrlagenrelaxation von drei gestuften Cu-Oberflächen durchgeführt, die zwar ähnliche Terrassenbreite aufweisen, sich aber durch Terrassen- und Stufenkantenorientierung unterscheiden. Die Rechnungen basieren auf der Dichtefunktionaltheorie in der lokalen Dichtenäherung mit nicht-lokalen Pseudopotentialen. An allen drei Oberflächen finden wir eine Einwärts-Relaxation der äußersten Lage. Besonders erwähnenswert sind die Ergebnisse für d23 (dij ist der Abstand zwischen Lagen i und j), die sich für Cu (331) (-3.3)% von den Ergebnissen mit EAM-Potentialen (+1.7%) und LEED-Daten (+0.4%) unterscheiden. Für Cu(511) begünstigt d23=-10.7% die LEED-Resultate (-6.1%) gegenüber X-ray-Streuung (+8.1)%. Auch die weiteren Interlagenabstände für Cu(511) sind in besserer Übereinstimmung mit den LEED-Daten als mit den X-ray-Ergebnissen. Für alle drei Oberflächen sagen diese Rechnungen sehr ähnliche Relaxationen voraus, während mit EAM-Potentialen die Ergebnisse für Cu(331) sich von den Resultaten für Cu(511) und Cu(211) unterscheiden. Wir diskutieren die berechneten Relaxationen in ihrer Konsequenz für die dynamischen Eigenschaften der Oberflächen.