晶体硅在半导体器件制造领域内有着重要的地位，尤其它的[001]解理面，大部分的半导体器件都是在这个面上做成的。硅晶体有着金刚石结构，在解理面上的硅原子会因为不饱和键的存在而发生驰豫和重构，形成多种多样的重构表面。表面重构后仍然很活泼，表面化学修饰和功能化可以为硅表面引入新的物理和化学特性。更为重要的是，重构表面在室温下对有机小分子的吸附，使半导体具有了特殊的潜在用途。本文通过理论计算研究金属和有机小分子在硅（001）-2×1重构表面上的反应机理。主要研究内如下： ㈠应用密度泛函理论和周期性表面模型，研究了金属锂在Si（001）-2×1重构表面上的吸附机理。研究表明金属锂在重构表面上有较强的流动性，其稳定的吸附位置是唯一的。重构表面吸附锂原子后，表面结构和表面硅原子的态密度都发生了变化，二聚物中的硅原子基本恢复到原来在晶体中的位置。 ㈡研究了有机小分子CH3Cl在Si（001）-2×1重构表面上的吸附机理。七个不同吸附位置的优化计算结果表明，在这个重构表面上，分子与表面的吸附呈现多样性。经过更为精确的计算发现，在分子吸附的稳定构型中，分子中的C-Cl键与其下面二聚物中的Si-Si键可以平行或者成明显的角度。当成明显的角度时，表现为分子中的甲基靠近表面静电势能面的势阱处，这种相对位置关系更有利于分子解离的两部分与相邻二聚物中下面的硅原子成键，这一点在从分子吸附到解离吸附过程中的反应能垒上有所体现。分子吸附对表面的影响不大，但是发生解离吸附时，表面的电荷分布会有较大的变化，这种变化将会直接影响到表面对第二个CH3Cl分子的吸附。解离分子的两部分可以吸附在同一个二聚物中的两个硅原子上，也可以吸附在两个二聚物中的硅原子上。目前的计算结果表明后者更有利于表面对第二个分子的吸附。