任元
,
张超
,
刘学杰
,
谭心
,
魏怀
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.05.018
针对 Nb-Si-N 纳米复合薄膜在沉积过程中各原子的成核过程和生长取向,采用基于密度泛函理论(DFT)第一性原理超软赝势平面波计算方法分别计算了Nb、Si、N各单原子在NbN(001)表面6个对称位的吸附作用和迁移过程.吸附作用的计算获得各原子的势能面,其中Nb 在NbN(001)表面最低能量位置为HL位,N、Si 最低能量位置处于 HL 位与 TopN 位之间.势能面计算结果确定各单原子在 NbN(001)表面迁移的路径分别为,Nb 原子和 Si 原子均为从 TopN位置迁移到 HL 位置；N 原子分别从 TopNb 位置和TopN-HL位置迁移到 HL 位置.Nb、Si、N 各单原子在NbN(001)表面迁移激活能分别为0．32,0．69和1．32 eV.
关键词:
Nb-Si-N
,
表面吸附
,
表面迁移
,
密度泛函计算
任元
,
刘学杰
,
李智
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.01.028
针对Nb-Si-N纳米复合薄膜在沉积过程中Nb、Si、N单原子与NbN晶粒相遇之后聚集与分离情况进行了研究.采用基于密度泛函理论(DFT)第一性原理超软赝势平面波计算方法分别计算了Nb、Si、N各单原子在NbN(001)表面绕2N2Nb岛的吸附作用和迁移过程.计算结果表明,Nb、Si、N单原子在2N2Nb岛旁边的吸附能最大位置分别为P3、P1、P2,吸附能分别为7.3067,5.3521和6.7113 eV;Nb、Si、N单原子绕2N2Nb岛的迁移所需的激活能分别为2.62,1.35和5.094 eV.吸附能与迁移激活能较小的Si原子为激活元素促进了其它原子的扩散进而提高薄膜的致密性.沉积过程中具有较小激活能的Si原子极易围绕2N2Nb岛迁移将NbN晶粒分隔,阻止晶粒长大进而细化晶粒.
关键词:
Nb-Si-N
,
绕岛迁移
,
第一性原理计算
