表面上有序排列的金属团簇在超高密度磁性记录，新一代微电子学以及表面催化中都有非常重要的应用前景。近年来，该领域的实验有了很大的进展，通过“模板+幻数稳定团簇”的方法，人们已经在材料的表面上生长了尺寸相同、空间分布均匀的多种金属团簇。于是，从理论上仔细地研究衬底一团簇以及团簇一团簇的相互作用对理解表面上团簇的形成以及相关的物理化学性质有重要的意义。本论文使用第一原理计算方法研究幻数金属团簇Nb4二维有序排列在金属Cu(111)、Cu(100)表面、半导体GaN(0001)表面和绝缘体NaCl(100)等表面上的结构稳定性和电子性质，获得一系列重要结果。 我们的计算结果表明：四面体和菱形构型的Nb。团簇都可以稳定地吸附在Cu(111)、Cu(100)、GaN(0001)和NaCl(100)表面上。在Cu(111)、Cu(100)和GaN(0001)表面上，菱形结构的Nb4比四面体结构的Nb4更“稳定”(指有更大的结合能)，从吸附的四面体构型的Nb4团簇转换到菱形构型，需经过一个较高的势垒。电子结构的计算表明，在Nb4吸附后，表面与Nb4团簇间有明显的电荷重新分布，表面原子的电子态密度也明显改变，意味着团簇与表面间相当强的相互作用。由于Nb4可以稳定地，而且能够以极高的密度吸附在Cu(111)、Cu(100)以及GaN(0001)表面上，故这样的体系很可能有重要的应用价值。Nb4吸附在Cu(111)、Cu(100)以及GaN(0001)表面上的情况相比，NaCl(100)表面上Nb4团簇的吸附能很小，而且表面与Nb4团簇间没有明显的电荷重新分布，意味着团簇与NaCI表面之间很弱的相互作用，这与Nacl(100)绝缘性的表面性质相一致。(2×2)周期排列的菱形结构的Nb。和四面体结构的Nb4的吸附能差别很小. 此外，电荷密度的计算表明，在GaN(0001)表面上，(2×2)有序排列的全同Nb4团簇之间的电荷密度有明显的交叠，而(3×3)的有序排列已经足够消除团簇间的电荷交叠，故(3×3)吸附能够保持独立团簇的最大密度排列，为实验提供了重要的参考数据。最后，我们对比研究了Nb4团簇在不同表面上吸附的特性.结果表明，在所有研究的表面上，吸附前后的Nb4团簇内部各原子之间均保持着较强的共价键特征，这一特征是Nb4在表面上形成稳定的团簇排列的最主要因素，而团簇与不同衬底的相互作用特性也是团簇在表面匕稳定性的重要方面。