Ti/TiN、TiN/CrN和TiN（NbN）/SiNx纳米多层膜界面第一原理研究
【摘要】：
纳米多层膜由于其独特的物理、化学特性引起了人们越来越广泛的关注。纳米多层膜的设计和制备一般要考虑许多因素,如界面体积比、晶粒尺度、单层和周期厚度、表面和界面能、织构、应力和应变等,而这些因素又与沉积方法、材料种类、沉积过程参数等密切相关。探讨这些因素之间的内在联系,分析这些崭新结构涂层的优异性能的物理机制,进而提出新型薄膜的设计方法是当前人们关注的热点和努力的方向。但是纳米多层膜种类繁多,结构各异,形成的界面极其复杂,人们对由此产生的多层膜界面的原子结合特别是异性界面结合的微观机理知之甚少,由此对生产制备过程中镀膜材料的选取和制备工艺的优化造成不少困难。因此,把计算材料学引入纳米多层膜的研究,通过基于第一原理的计算方法对多层膜材料界面结合微观机理及其规律的认识,发展多层膜的优化设计方法,是有一定的科学意义。本文采用基于密度泛函理论的第一原理计算方法,依据Ti/TiN、TiN/CrN和TiN(NbN)/SiNx纳米多层膜的研究进展,建立一系列计算模型,通过计算获得Ti/TiN、TiN/CrN和TiN(NbN)/SiNx所形成的金属/陶瓷和陶瓷/陶瓷界面的最佳原子结构、界面结合功和界面电子结构方面的信息,详细分析研究界面结合的微观机理。
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