Расчет поверхностной энергии металлов в рамках моделиобобщенного псевдопотенциала Хейне-Абаренкова
Расчет поверхностной энергии металлов в рамках
моделиобобщенного псевдопотенциала Хейне-Абаренкова
М.В. Мамонова, Р.В. Потерин, В.В. Прудников, Омский
государственный университет, кафедра теоретической физики
В
последнее время интенсивно развиваются методы аналитического описания
поверхностных свойств твердых тел, основанные на определении энергетического
состояния поверхности с привлечением методов квантовой механики. При описании
поверхностных явлений в металлах особенно эффективно применяется метод
функционала электронной плотности [1,2]. В предлагаемой работе в рамках метода
функционала плотности проведен расчет поверхностной энергии для ряда металлов.
Исследованы влияния различных приближений, учитывающих дискретность
кристаллической структуры и неоднородность электронного газа в поверхностном
слое металлов. Для расчета влияния электрон-ионного взаимодействия на величину
поверхностной энергии металлов впервые был использован обобщенный
псевдопотенциал Хейне-Абаренкова. Проведен сравнительный анализ результатов,
полученных с его использованием, с результатами, полученными с привлечением
иных моделей, в частности псевдопотенциала Ашкрофта.
Рассмотрим
полуограниченный металл, граничащий с вакуумом. При расчете поверхностных
свойств определяющей является функция распределения электронной плотности n(z)
вблизи поверхности. Она должна удовлетворять требованию экспоненциального
затухания вне металла и стремиться к объемному значению электронной плотности
внутри металла. Распределение электронной плотности n(z) находится как функция,
обеспечивающая минимум функционала полной энергии неоднородной системы.
Представим функционал полной энергии в виде градиентного разложения :