第一性原理研究C在Fe(111)表面和次表面的积炭机理

使用密度泛函方法对C原子在Fe(111)表面吸附团聚和次表层的吸附扩散进行了研究。在炭覆盖度θC <1 ML时,C主要以孤立的原子态存在并导致表面重构;1 ML≤θC ≤2 ML,"mC2+nC"为主要的吸附形式;θC≥2 ML时,复杂的吸附形态比如碳链和岛状碳团簇开始生成。这些复杂岛状碳团簇是Fe(111)表面石墨沉积或碳纳米管生长的成核中心。在次表层,C原子在八面体位稳定存在。C在表面的迁移能垒为0.45 eV,由表面迁移到次表面的的能垒为0.73 eV。虽然C2团簇的生成是热力学有利的,但是C向次表层的迁移动力学上占优。