Адсорбция кислорода на низкоиндексных поверхностях сплава Ti$_{3}$Al

Атомная и электронная структура трех поверхностей – (0001), (1$\bar1$00) и (11$\bar2$0) – сплава Ti$_{3}$Al рассчитана методом проекционных присоединенных волн в рамках теории функционала электронной плотности. Проведена оценка поверхностных энергий в зависимости от химического потенциала алюминия, что позволило построить диаграмму стабильности рассмотренных поверхностей. Изучена адсорбция кислорода на разно ориентированных поверхностях сплава. Установлено, что наиболее предпочтительными позициями для адсорбции кислорода являются ямочные позиции на поверхностях (0001) и (11$\bar2$0)$_{\mathrm{Ti}-\mathrm{Al}}$ и мостиковые позиции на поверхности (1$\bar1$00)$_{\mathrm{Ti}-\mathrm{Al}-1}$. Обсуждаются структурные и электронные факторы, обусловливающие их энергетическую предпочтительность. Показано, что независимо от ориентации поверхности кислород “предпочитает” обогащенные титаном позиции. Обсуждается влияние кислорода на атомную и электронную структуру низкоиндексных поверхностей. Установлено, что при низких концентрациях кислорода формирование его химической связи с атомами титана и/или алюминия поверхностных и подповерхностных слоев приводит к появлению низколежащих состояний, отщепленных от дна валентных зон металлов, что сопровождается образованием псевдощели и ослаблением металлических связей Ti–Al в поверхностных слоях.