Ta-Si-N復(fù)合表面中界面結(jié)構(gòu)的第一性原理研究.pdf

1、本課題采用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理方法研究了Ta-Si-N納米復(fù)合表面,主要對其界面結(jié)構(gòu)和界面力學(xué)性能進(jìn)行了研究。此還研究了Ta-Si-N島在TaN(001)表面的構(gòu)型演變,主要計算了7種Si-2Ta2N島構(gòu)型TaN(001)表面的構(gòu)型總能和吸附能,然后在分析各種島構(gòu)型的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步計算了不同島構(gòu)型之間演變時粒子的遷移激活能。主要得出以下結(jié)論:
　　(1)Ta-Si-N間隙型界面的單位結(jié)合強(qiáng)度比置換型界面的單位結(jié)合

2、強(qiáng)度大,置換型界面穩(wěn)定后所形成的1Si-6N結(jié)構(gòu)中Si-N鍵長度不一致導(dǎo)致界面體系能量變化,這與Ti-Si-N復(fù)合表面界面類似。Ta-Si-N間隙型界面的最低能量結(jié)構(gòu)為一個Si粒子在體心位和兩個Si粒子在面心位,而Ti-Si-N間隙型界面的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)為三個Si粒子均在體心位。
　　(2)Ta-Si-N置換型界面的力學(xué)性能比間隙型界面好,與Ti-Si-N界面類似。TaN加Si后形成的兩種界面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能與TaN比較明顯下降,與TiN加

3、Si后的計算結(jié)果類似,說明晶粒的強(qiáng)度高于界面的強(qiáng)度。TaN的楊氏模量的各向異性比TiN突出。Ta-Si-N置換型界面楊氏模量的各向異性比間隙型界面的突出,而Ti-Si-N間隙型界面楊氏模量的各向異性比置換型界面的突出。
　　(3)TaN(001)表面的7種島構(gòu)型中,最穩(wěn)定的構(gòu)型是Si在2Ta2N島外與Ta粒子成斜對角,而TiN(001)表面最穩(wěn)定的構(gòu)型是Si在2Ti2N島外N旁邊。在構(gòu)型N-by-2Ta1N1Si演變?yōu)闃?gòu)型Si-b