First-Principles Theoretical Study of the Surface Structure of O/Pd(100)-p() and the Effect of H Impurities

We have performed density functional theory calculations for the surface structure of O/Pd(100)-p($2{\times}2$), formed by the adsorption of oxygen atoms of 0.25 ML. The oxygen atoms adsorb preferentially at the fourfold hollow site, and the calculated O-Pd bond length is $2,15{\AA}$, The first interlayer spacing ($d_{12}$) of Pd(100) expands by +0.8% due to the oxygen adsorption, which differs from the experimental value of +3.6% reported by a previous LEED study. Assuming that the LEED sample was possibly contaminated by hydrogen atoms, we also examined the effect of hydrogen impurities on the surface structure. Hydrogen atoms adsorbed on O/Pd(100)-p($2{\times}2$) are found to result in large expansions of $d_{12}$ of Pd(100). Our analysis estimates the amount of hydrogen atoms remaining on the LEED sample as -0.3 ML.

O/Pd(100)-p() 표면구조 및 수소흡착 효과의 제일원리 이론계산 연구

0,25 ML의 산소원자가 흡착하여 이루는 O/Pd(100)-p($2{\times}2$) 표면의 원자구조를 밀도범함수 이론 계산을 통해 연구하였다, Pd(100) 표면의 fourfold hollow 위치가 가장 안정된 산소 흡착위치로 밝혀졌고 O-Pd 결합거리는 $2,15{\AA}$으로 계산되었다. 산소 흡착에 의해 Pd(100) 표면의 첫 번째 층간격 ($d_{12}$) 은 +0,8%의 팽창을 보이는데 이 계산결과는 +3,6%의 팽창을 보고 한 LEED 실험 결과와 차이를 보인다. 차이의 원인으로 시료 표변에 수소 불순물이 존재하였을 가능성을 고려하여 계산한 결과, O/Pd(100)-p($2{\times}2$)에 수소원자가 흡착할 때 $d_{12}$의 팽창이 유발됨을 확인하였다. 수소 흡착량에 따른 구조변화를 분석하여 LEED 시료 표변에 잔존할 것으로 예상되는 수소의 양을 약 0,3 ML로 추정하였다.