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氮粒子对Ti-Si-N岛构型演变影响的第一性原理计算

刘学杰 , 魏怀 , 陆峰 , 吴帅 , 任元 , 银永杰 , 张素慧

复合材料学报

为了研究Ti Si-N薄膜生长过程中界面的形成,采用第一性原理计算了在TiN(001)表面上3N-2Ti-1Si、4N-1Ti-1Si和4N-2Ti-1Si岛的各构型的总能量和吸附能,并且利用推移弹性带(NEB)的方法计算了各岛构型演变过程中所需的迁移激活能.计算结果表明:Ti粒子在岛内的构型是低能量的稳定结构,这种构型是由SiN相从TiN相中分离出来而形成的;在3N-2Ti-1Si、4N-1Ti-1Si和4N-2Ti-1Si 3种构型的演变方式中,3N-2Ti-1Si构型演变所需的激活能较小,更容易实现构型演变;适量地增加N粒子的沉积比例,可以使岛构型演变所需的激活能减小,促进SiN相与TiN相的分离;当N与Ti的粒子数比例达到3∶2时,界面最容易形成.

关键词: 界面形成条件 , 相分离 , 构型演变 , 激活能 , 第一性原理

基于第一性原理方法研究基团在CVD金刚石薄膜(001)表面上的生长

刘学杰 , 魏怀 , 任元 , 陆峰 , 张素慧 , 银永杰

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2014.04.008

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究CVD金刚石薄膜(001)表面的生长机理.计算清洁金刚石表面和氢(H)终止金刚石表面的构型.考察H原子和活性基团(C,CH,CH2和CH3)在清洁重构金刚石表面及在单层H终止金刚石表面上的吸附演变.结果表明:清洁金刚石表面发生了对称二聚体重构,H原子终止金刚石表面稳定了金刚石结构;基团在金刚石(001)表面吸附演变过程中,H原子起到激活石墨和萃取表面H原子产生活性位的作用;CH2基团比CH3基团能够更好地提高CVD金刚石薄膜的生长率,是薄膜生长过程中最有效基团;CH基团阻碍了薄膜的生长.

关键词: 第一性原理 , CVD金刚石薄膜 , 基团 , 生长机理 , 吸附演变

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