钒氧酞菁(VOPc)与钒酞菁(VPc)分子的扫描隧道显微镜图像模拟

利用第一性原理方法模拟了自由钒氧酞菁(VOPc)和钒酞菁(VPc)分子的扫描隧道显微镜(STM)图像,与实验观察结果相当符合.理论STM图像都显示出亚分子内结构,外围呈四叶状.其主要差异表现在VOPc分子中心处的钒氧离子在STM图像中为一空洞,而在VPc分子的STM图像中钒离子为突起的亮斑.通过分析VOPc和VPc分子的电子结构,对模拟结果给出自洽的理论解释.造成两者图像显著不同的物理原因是VPc分子在费米能级附近有明显含dz2成分的分子轨道,导致钒离子在STM图像中央为突起的亮斑.而在VOPc分子中dz2分态密度峰位由于氧原子的加入使之远离费米能级,使STM不能“看到”VOPc分子中钒氧离子.