Metal Surfaces and Interfaces: Properties from Density Functional Theory

Computational Methods for Large Systems: Electronic Structure Approaches for Biotechnology and Nanotechnology

Volumn , Issue , 2011, Pages 515-559

  Yarovsky, Irene ^a   Spencer, Michelle J S ^a   Snook, Ian K ^a  

^a RMIT UNIVERSITY   (Australia)

Author keywords

Iron interfaces, and clean Fe(100), Fe(110), Fe(111) interfaces S contamination at interface; Layer resolved magnetic moment values up and down spin resolved density of states; Metal surfaces and interfaces, DFT using density functional theory (DFT) calculations

Indexed keywords

EID: 79952074924     PISSN: None     EISSN: None     Source Type: Book    
DOI: 10.1002/9780470930779.ch16     Document Type: Chapter

References (157)

1. Baddoo, N. R. J. Constr. Steel Res. 2008, 64, 1199.
2. Kuziak, R. Kawalla, R. Waengler, S. Arch. Civ. Mech. Eng. 2008, 8, 103.
3. Camley, R. E. Celinski, Z. Fal, T. Glushchenko, A. V. Hutchison, A. J. Khivintsev, Y. Kuanr, B. Harward, I. R. Veerakumar, V. Zagorodnii, V. V. J. Magn. Magn. Mater. 2009, 321, 2048.
4. Grabke, H. J. Mater. Corros. 2003, 54, 736.
5. Georg, D. Eng. Aus. 2000, 72, 30.
6. Castle, J. E. J. Adhes. 2008, 84, 368.
7. Hayashi, S. Sawai, S. Iguchi, Y. ISIJ Int. 1993, 33, 1078.
8. Payne, M. C. Teter, M. P. Allan, D. C. Arias, T. A. Joannopoulos, J. D. Rev. Mod. Phys. 1992, 64, 1045.
9. Greeley, J. Norskov, J. K. Mavrikakis, M. Annu. Rev. Phys. Chem. 2002, 53, 319.
10. Gross, A. Surf. Sci. 2002, 500, 347.
11. Segall, M. D. Lindan, P. J. D. Probert, M. J. Pickard, C. J. Hasnip, P. J. Clark, S. J. Payne, M. C. J. Phys. Condes. Matter 2002, 14, 2717.
12. Velde, G. T. Bickelhaupt, F. M. Baerends, E. J. Guerra, C. F. Van Gisbergen, S. J. A. Snijders, J. G. Ziegler, T. J. Comput. Chem. 2001, 22, 931.
13. Nagy, A. Phys. Rep. Rev. Sec. Phys. Lett. 1998, 298, 2.
14. Ordejon, P. Phys. Status Solidi B 2000, 217, 335.
15. Schwarz, K. Blaha, P. Comput. Mater. Sci. 2003, 28, 259.
16. Pisani, C. J. Mol. Struct. (Theochem) 1999, 463, 125.
17. Hong, T. Smith, J. R. Srolovitz, D. J. J. Adhes. Sci. Technol. 1994, 8, 837.
18. Hong, T. Smith, J. R. Srolovitz, D. J. Phys. Rev. B 1993, 47, 13615.
19. Raynolds, J. E. Smith, J. R. Zhao, G.-L. Srolovitz, D. J. Phys. Rev. B 1996, 53, 13883.
20. Hung, A. Yarovsky, I. Muscat, J. Russo, S. Snook, I. Watts, R. O. Surf. Sci. 2002, 501, 261.
21. Spencer, M. J. S. Hung, A. Snook, I. K. Yarovsky, I. Surf. Sci. 2002, 515, L464.
22. Hong, S. Y. Anderson, A. B. Smialek, J. L. Surf. Sci. 1990, 230, 175.
23. Hong, T. Smith, J. R. Srolovitz, D. J. Phys. Rev. Lett. 1993, 70, 615.
24. Hong, T. Smith, J. R. Srolovitz, D. J. Acta Metall. Mater. 1995, 43, 2721.
25. Raynolds, J. E. Roddick, E. R. Smith, J. R. Srolovitz, D. J. Acta Mater. 1999, 47, 3281.
26. Smith, J. R. Cianciolo, T. V. Surf. Sci. 1989, 210, L229.
27. Smith, J. R. Hong, T. Srolovitz, D. J. Phys. Rev. Lett. 1994, 72, 4021.
28. Smith, J. R. Raynolds, J. E. Roddick, E. R. Srolovitz, D. J. J. Comput. Aided Mater. Des. 1996, 3, 169.
29. Smith, J. R. Raynolds, J. E. Roddick, E. R. Srolovitz, D. J. Processing and Design Issues in High Temperature Materials: Proceedings of the Engineering Foundation Conference, 1997, p. 37.
30. Finnis, M. W. J. Phys. Conders. Matter 1996, 8, 5811.
31. Grochola, G. Russo, S. P. Snook, I. K. Yarovsky, I. J. Chem. Phys. 2002, 117, 7685.
32. Grochola, G. Russo, S. P. Snook, I. K. Yarovsky, I. J. Chem. Phys. 2002, 117, 7676.
33. Grochola, G. Russo, S. P. Yarovsky, I. Snook, I. K. J. Chem. Phys. 2004, 120, 3425.
34. Grochola, G. Russo, S. P. Snook, I. K. Yarovsky, I. J. Chem. Phys. 2002, 116, 8547.
35. Kresse, G. Furthmuller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.
36. Kresse, G. Furthmuller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15.
37. Kresse, G. Hafner, J. Phys. Rev. B 1993, 48, 13115.
38. Kohn, W. Sham, L. J. Phys. Rev. 1965, 140, 1133.
39. Perdew, J. P. Zunger, A. Phys. Rev. B 1981, 23, 5048.
40. Perdew, J. P. Yue, W. Phys. Rev. B 1992, 45, 13244.
41. Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1990, 41, 7892.
42. Monkhorst, H. J. Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188.
43. Herper, H. C. Hoffmann, E. Entel, P. Phys. Rev. B 1999, 60, 3839.
44. Jansen, H. J. F. Peng, S. S. Phys. Rev. B 1988, 37, 2689.
45. Dupre, A. Theorie mechanique de la chaleur, Gauthier-Villars, Paris, 1869.
46. Rose, J. H. Smith, J. R. Ferrante, J. Phys. Rev. B 1983, 28, 1835.
47. Banerjea, A. Smith, J. R. Phys. Rev. B 1988, 37, 6632.
48. Feibelman, P. J. Surf. Sci. 1996, 360, 297.
49. Shih, H. D. Jona, F. Jepsen, D. W. Marcus, P. M. Surf. Sci. 1981, 104, 39.
50. Shih, H. D. Jona, F. Bardi, U. Marcus, P. M. J. Phys. C 1980, 13, 3801.
51. Legg, K. O. Jona, F. Jepsen, D. W. Marcus, P. M. J. Phys. C 1977, 10, 937.
52. Spencer, M. J. S. Hung, A. Snook, I. K. Yarovsky, I. Surf. Sci. 2002, 513, 389.
53. Sokolov, J. Jona, F. Marcus, P. M. Phys. Rev. B 1986, 33, 1397.
54. Xu, C. O'Connor, D. J. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 1990, 51, 278.
55. Xu, C. O'Connor, D. J. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 1991, 53, 315.
56. Yalisove, S. M. Graham, W. R. J. Vac. Sci. Technol. A 1988, 6, 588.
57. Rodriguez, A. M. Bozzolo, G. Ferrante, J. Surf. Sci. 1993, 289, 100.
58. Johnson, R. A. White, P. J. Phys. Rev. B 1976, 13, 5293.
59. Kato, S. Jpn. J. Appl. Phys. 1974, 13, 218.
60. Tyson, W. R. J. Appl. Phys. 1976, 47, 459.
61. Tyson, W. R. Ayres, R. A. Stein, D. F. Acta Metall. 1973, 21, 621.
62. Haftel, M. I. Andreadis, T. D. Lill, J. V. Eridon, J. M. Phys. Rev. B 1990, 42, 11540.
63. Linford, R. G. Mitchell, L. A. Surf. Sci. 1971, 27, 142.
64. Schweitz, J. A. Vingsbo, O. Mater. Sci. Eng. 1971, 8, 275.
65. Gvozdev, A. G. Gvozdeva, L. I. Fiz. Met. Metalloved. 1971, 31, 640.
66. Avraamov, Y. S. Gvozdev, A. G. Fiz. Met. Metalloved. 1967, 23, 405.
67. Gilman, J. J. Cleavage, ductility and tenacity in crystals. In Fracture in Solids, Averbach, B. L., Felbeck, D. K., Hahn, G. T., and Thomas, B. L., Eds., Wiley, New York, 1959, p. 193.
68. Nicholas, J. F. Aust. J. Phys. 1968, 21, 21.
69. Alden, M. Skriver, H. L. Mirbt, S. Johansson, B. Surf. Sci. 1994, 315, 157.
70. Vitos, L. Ruban, A. V. Skriver, H. L. Kollar, J. Surf. Sci. 1998, 411, 186.
71. Tyson, W. R. Miller, W. A. Surf. Sci. 1977, 62, 267.
72. Braun, J. Math, C. Postnikov, A. Donath, M. Phys. Rev. B 2002, 65, 184412.
73. Kishi, T. Itoh, S. Surf. Sci. 1996, 358, 186.
74. Ostroukhov, A. A. Floka, V. M. Cherepin, V. T. Surf. Sci. 1995, 333, 1388.
75. Wu, R. Q. Freeman, A. J. Phys. Rev. B 1993, 47, 3904.
76. Eriksson, O. Boring, A. M. Albers, R. C. Fernando, G. W. Cooper, B. R. Phys. Rev. B 1992, 45, 2868.
77. Alden, M. Mirbt, S. Skriver, H. L. Rosengaard, N. M. Johansson, B. Phys. Rev. B 1992, 46, 6303.
78. Freeman, A. J. Fu, C. L. J. Appl. Phys. 1987, 61, 3356.
79. Ohnishi, S. Freeman, A. J. Phys. Rev. B 1983, 28, 6741.
80. Wang, C. S. Freeman, A. J. Phys. Rev. B 1981, 24, 4364.
81. Danan, H. Herr, A. Meyer, A. J. J. Appl. Phys. 1968, 39, 669.
82. Binns, C. Baker, S. H. Demangeat, C. Parlebas, J. C. Surf. Sci. Rep. 1999, 34, 107.
83. Wu, R. Q. Freeman, A. J. Phys. Rev. Lett. 1992, 69, 2867.
84. Shih, H. D. Jona, F. Jepsen, D. W.;Marcus, P.M. Phys. Rev. Lett. 1981, 46, 731.
85. Kelemen, S. R. Kaldor, A. J. Chem. Phys. 1981, 75, 1530.
86. Oudar, J. Bull. Soc. Fr. Mineral. Cristallogr. 1971, 94, 225.
87. Spencer, M. J. S. Hung, A. Snook, I. Yarovsky, I. Surf. Sci. 2003, 540, 420.
88. Spencer, M. J. S. Snook, I. K. Yarovsky, I. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 9604.
89. Hung, A. Muscat, J. Yarovsky, I. Russo, S. P. Surf. Sci. 2002, 513, 511.
90. Hung, A. Muscat, J. Yarovsky, I. Russo, S. P. Surf. Sci. 2002, 520, 111.
91. Broden, G. Gafner, G. Bonzel, H. P. Appl. Phys. 1977, 13, 333.
92. Fischer, R. Fischer, N. Schuppler, S. Fauster, T. Himpsel, F. J. Phys. Rev. B 1992, 46, 9691.
93. Delchar, T. A. Surf. Sci. 1971, 27, 11.
94. Schonhense, G. Getzlaff, M. Westphal, C. Heidemann, B. Bansmann, J. J. Phys. 1988, C8, 1643.
95. Weissenrieder, J. Gothelid, M. Le Lay, G. Karlsson, U. O. Surf. Sci. 2002, 515, 135.
96. Berbil-Bautista, L. Krause, S. Hanke, T. Bode, M. Wiesendanger, R. Surf. Sci. 2006, 600, L20.
97. Taga, Y. Isogai, A. Nakajima, K. Trans. Jpn. Inst. Met. 1976, 17, 201.
98. Spencer, M. J. S. Snook, I. Yarovsky, I. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 956.
99. Sinkovic, B. Johnson, P. D. Brookes, N. B. Clarke, A. Smith, N. V. Phys. Rev. B 1995, 52, R6955.
100. Sinkovic, B. Johnson, P. D. Brookes, N. B. Clarke, A. Smith, N. V. Phys. Rev. Lett. 1989, 62, 2740.
101. Johnson, P. D. Clarke, A. Brookes, N. B. Hulbert, S. L. Sinkovic, B. Smith, N. V. Phys. Rev. Lett. 1988, 61, 2257.
102. Clarke, A. Brookes, N. B. Johnson, P. D. Weinert, M. Sinkovic, B. Smith, N. V. Phys. Rev. B 1990, 41, 9659.
103. Fujita, D. Ohgi, T. Homma, T. Appl. Surf. Sci. 2002, 200, 55.
104. Zhang, X. S. Terminello, L. J. Kim, S. Huang, Z. Q. Vonwittenau, A. E. S. Shirley, D. A. J. Chem. Phys. 1988, 89, 6538.
105. Didio, R. A. Plummer, E. W. Graham, W. R. Phys. Rev. Lett. 1984, 52, 683.
106. Legg, K. O. Jona, F. Jepsen, D. W. Marcus, P. M. Surf. Sci. 1977, 66, 25.
107. Grabke, H. J. Paulitschke, W. Tauber, G. Viefhaus, H. Surf. Sci. 1977, 63, 377.
108. Grabke, H. J. Petersen, E. M. Srinivasan, S. R. Surf. Sci. 1977, 67, 501.
109. Didio, R. A. Plummer, E. W. Graham, W. R. J. Vac. Sci. Technol. A 1984, 2, 983.
110. Fernando, G. W. Wilkins, J. W. Phys. Rev. B 1986, 33, 3709.
111. Fernando, G. W. Wilkins, J. W. Phys. Rev. B 1987, 35, 2995.
112. Kishi, T. Itoh, S. Surf. Sci. 1996, 363, 100.
113. Huff, W. R. A. Chen, Y. Zhang, X. S. Terminello, L. J. Tao, F. M. Pan, Y. K. Kellar, S. A. Moler, E. J. Hussain, Z. Wu, H. Zheng, Y. Zhou, X. von Wittenau, A. E. S. Kim, S. Huang, Z. Q. Yang, Z. Z. Shirley, D. A. Phys. Rev. B 1997, 55, 10830.
114. Chubb, S. R. Pickett, W. E. J. Appl. Phys. 1988, 63, 3493.
115. Chubb, S. R. Pickett, W. E. Phys. Rev. B 1988, 38, 10227.
116. Chubb, S. R. Pickett, W. E. Phys. Rev. B 1988, 38, 12700.
117. Anderson, A. B. Hong, S. Y. Surf. Sci. 1988, 204, L708.
118. Hong, S. Y. Anderson, A. B. Phys. Rev. B 1988, 38, 9417.
119. Nelson, S. G. Spencer, M. J. S. Snook, I. Yarovsky, I. Surf. Sci. 2005, 590, 63.
120. Todorova, N. Spencer, M. J. S. Yarovsky, I. Dynamic properties of the sulfurcontaminated Fe(110) surface. In Proceedings of the Australian Institute of Physics 16th Biennial Congress, Canberra, Australia, 2005.
121. Todorova, N. Spencer, M. J. S. Yarovsky, I. Surf. Sci. 2007, 601, 665.
122. Verlet, L. Phys. Rev. 1967, 159, 98.
123. Nose, S. Prog. Theor. Phys. Suppl. 1991, 1.
124. Jiang, D. E. Carter, E. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19140.
125. Kamakoti, P. Sholl, D. S. J. Membr. Sci. 2003, 225, 145.
126. Haug, K. Jenkins, T. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10017.
127. Spencer, M. J. S. Todorova, N. Yarovsky, I. Surf. Sci. 2008, 602, 1547.
128. Spencer, M. J. S. Yarovsky, I. J. Phy. Chem. C 2007, 111, 16372.
129. Narayan, P. B. V. Anderegg, J. W. Chen, C. W. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1982, 27, 233.
130. Shanabarger, M. R. A comparison of adsorption kinetics on iron of H2 and H2S. In Hydrogen Effects in Metals, Bernstein, J. M., and Thompson, A. W., Eds., The Metallurgical Society of AIME, Warrendale, PA, 1981, p. 135.
131. Spencer, M. J. S. Hung, A. Snook, I. Yarovsky, I. Surf. Rev. Lett. 2003, 10, 169.
132. Spencer, M. J. S. Snook, I. K. Yarovsky, I. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 10965.
133. Handbook of Chemistry and Physics, 70th ed., CRC Press, Metals Park, OH, 1989-1990.
134. Taylor, P. A. Nelson, J. S. Dodson, B. W. Phys. Rev. B 1991, 44, 5834.
135. Taylor, P. A. Phys. Rev. B 1991, 44, 13026.
136. Smith, J. R. Bozzolo, G. Banerjea, A. Ferrante, J. Phys. Rev. Lett. 1989, 63, 1269.
137. Good, B. S. Banerjea, A. Smith, J. R. Bozzolo, G. Ferrante, J. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1990, 193, 313.
138. Lynden-Bell, R. M. Surf. Sci. 1991, 244, 266.
139. Good, B. S. Banerjea, A. J. Phys. Condens. Matter 1996, 8, 1325.
140. Banerjea, A. Good, B. S. Int. J. Mod. Phys. B 1997, 11, 315.
141. Banerjea, A. Good, B. S. Indian J. Phys. 1995, 69A, 105.
142. Nelson, J. S. Dodson, B. W. Taylor, P. A. Phys. Rev. B 1992, 45, 4439.
143. Hartweck, W. Grabke, H. J. Surf. Sci. 1979, 89, 174.
144. Buckley, D. H. Int. J. Nondestructive Test. 1970, 2, 171.
145. Hartweck, W. G. Grabke, H. J. Acta Metall. 1981, 29, 1237.
146. Spencer, M. J. S. Snook, I. K. Yarovsky, I. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 10204.
147. Jiang, D. E. Carter, E. A. Surf. Sci. 2003, 547, 85.
148. Zhang, J. M. Ma, F. Xu, K. W. Surf. Interface Anal. 2003, 35, 662.
149. Blonski, P. Kiejna, A. Vacuum 2004, 74, 179.
150. Wang, X. C. Jia, Y. Qiankai, Y. Wang, F. Ma, J. X. Hu, X. Surf. Sci. 2004, 551, 179.
151. Postnikov, A. V. Entel, P. Soler, J. M. Eur. Phys. J. D 2003, 25, 261.
152. Postnikov, A. V. Surface relaxation in solids and nanoparticles. In Computational Materials Science, Vol. 187, Catlow, R., and Kotomin, E., Eds., IOS Press, Amsterdam, 2003, p. 245.
153. Mohaddes-Ardabili, L. Zheng, H. Ogale, S. B. Hannoyer, B. Tian, W. Wang, J. Lofland, S. E. Shinde, S. R. Zhao, T. Jia, Y. Salamanca-Riba, L. Schlom, D. G. Wuttig, M. Ramesh, R. Nat. Mater. 2004, 3, 533.
154. De Hosson, J. T. M. Palasantzas, G. Vystavel, T. Koch, S. JOM 2004, 56, 40.
155. Hao, S. Moran, B. Liu, W. K. Olson, G. B. J. Comput. Aided Mater. Des. 2003, 10, 99.
156. Hao, S. Liu, W. K. Moran, B. Vernerey, F. Olson, G. B. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 2004, 193, 1865.