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碳化硅(SiC)是一种物理化学性质优良、应用前景广阔的的宽禁带半导体材料。无论是作为结构材料还是功能材料,SiC表面的结构及其相应的物理化学性质对其在诸多领域的应用至关重要,特别是氢钝化的4H-SiC(0001)表面,由于其在新一代电子器件以及二维纳米薄膜制备领域独特的优势,对其表面的微观结构、状态以及物理化学性质进行原子尺度的深入探索显得尤为重要。本研究基于第一性原理计算,从原子尺度系统研究了七种代表性的点缺陷(包括ISi、IC、VSi、VC、CSi、SiC、CSiSiC)对氢钝化的4H-SiC(0001)表面结构的影响,并系统考察了这几类表面缺陷与两种常用表面改性金属原子(Ag、Mo)之间的相互吸附作用以及对表面电子能带结构的影响。具体内容和结论如下:首先,我们计算了位于氢钝化4H-SiC(0001)面的七种点缺陷的形成能和微观结构,细致考察了以上点缺陷随着深度变化对近邻晶格变形的影响程度,并分析晶格变形与形成能之间的关系,从而系统比较以上缺陷分别在4H-SiC体相、理想(0001)表面和氢钝化(0001)表面的形成能大小关系及相应的热力学稳定性。此外,我们分别研究了晶胞大小、化学势对点缺陷形成能的影响,并根据形成能大小估算了这些缺陷的在不同温度下的热力学浓度。结果表明,填隙缺陷的结构在氢钝化面是不稳定的。除了碳填隙缺陷和碳空位缺陷,其他缺陷的形成能随层数的增加而增加。而且除反位缺陷,其他缺陷的形成能比体内缺陷的形成能低,但是比理想表面的形成能高。其次,通过计算结合能,我们比较了氢钝化4H-SiC(0001)表面不同点缺陷对两种金属原子(Ag、Mo)吸附性强弱,并结合二次差分电荷密度对其相互作用下的电荷转移及成键情况进行了细致的表征分析,揭示了其相互作用强弱差异的主要原因,同时在理论上解释了SiC表面金属离子注入后,其表面金属化以及表面润湿性提高的微观物理机制。计算结果表明,与无缺陷的氢钝化表面相比,带有悬挂键的点缺陷(如空位、填隙原子)能够显著提高对Ag(Mo)的吸附性能。其最高吸附性能提高比例分别高达4150%(238.1%)。另外,通过电子能带和态密度计算,我们分析比较了点缺陷以及吸附金属原子对氢钝化4H-SiC(0001)表面的电子性质的影响。结果显示,对(0001)表面进行氢钝化能够消除理想表面的附加能级,使得导带底和价带顶上移。表面点缺陷以及吸附的金属能够在禁带区域引入附加能级,其中以深能级为主。金属Ag(Mo)的吸附能够增加体系的磁矩,并且吸附Mo引入的附加能级数目多于Ag。