Système Cu(100)/H

Calculs périodiques du potentiel

Pour l’étude périodique du système Cu(100)/H2, nous avons uniquement considéré le code VASP et l’application de la fonctionnelle vdW-DF2. Nous avons dans un premier temps regardé l’effet de la taille de la supercellule utilisée, notamment le nombre de couches de celle-ci. Tous les calculs ont été effectués avec une grille de points k de 6 × 6 × 1 et une largeur σ = 0.04 eV (paramètres suffisants pour avoir des résultats convergés). Pour quantifier l’effet de la supercellule, nous avons calculé l’énergie du système en fonction de ZH pour deux orientations (θ = 0˚et θ = 90˚) au-dessus d’un site top. Les résultats pour deux supercellules, la première composée de 27 atomes de cuivre formant 3 couches et la seconde composée de 36 atomes de cuivre formant 4 couches, sont exposés en Figure 5.1. On remarque une différence pour l’énergie de physisorption de 3 à 4 meV suivant l’orientation. De plus, nous avons vérifié que l’énergie variait très peu (environ 1 meV) avec une supercellule à 5 couches. Ainsi, nous avons sélectionné la supercellule à 4 couches pour le reste de notre étude par calculs périodiques. 

Evolution suivant l’angle 

De la même façon qu’avec le système Ag(100)/H2, nous avons vérifié que la rotation suivant l’angle ϕ était quasi-isotrope, comme on peut le voir clairement sur les courbes de potentiel, pour différentes valeurs de ϕ pour une orientation parallèle au-dessus d’un site top, tracées en Figure 5.2. Pour plus de clarté, nous avons rassemblé les profondeurs des puits de potentiels pour chaque valeurs de ϕ en Table 5.1, on constate en effet une variation inférieure ou égale à 0.3 meV. Le même comportement a été obtenu audessus des autres sites remarquables d’adsorptions et avec des orientations différentes. On a donc pris ϕ constant égal à 0˚pour la suite de notre étude périodique.

 Etude de la corrugation

Pour l’évolution suivant l’angle θ, on retrouve des résultats similaires à ceux obtenus avec le système Ag(100)/H2, c’est-à-dire que la rotation est anisotrope et que l’orientation la plus stable est en général quand le dihydrogène est perpendiculaire à la surface quel que soit le site d’adsorption. Pour avoir une meilleure description de la corrugation, nous avons fait en plus ici des calculs à des positions intermédiaires entre deux sites d’adsorption différents (T-B : entre top et bridge, B-H : entre bridge et hollow). Les valeurs caractéristiques relatives au minimum sont exposées en Table 5.2 pour les différentes positions (XH,YH) que l’on a considérées. On obtient un rapport entre énergie de physisorption perpendiculaire et parallèle d’environ 1.15, 109 Chapitre 5 : Système Cu(100)/H2 qui est le même que celui obtenu avec le système Ag(100)/H2. Le site le plus stable reste le site top, et le moins stable le site hollow. Cependant la corrugation n’est pas très marquée (2 meV en position perpendiculaire et 4 meV en position parallèle).  Table 5.2: Points caractéristiques de physisorption : Z est la position d’équilibre ; E est la profondeur du puits avec pour référence l’énergie à ZH = 10 Å. Méthode : vdW-DF2.