Si（100）表面MPS自組裝膜的分子模擬研究.pdf

1、近年來硅烷分子自組裝單層膜由于其優(yōu)良的物化性質(zhì)和廣闊的應(yīng)用前景而引起越來越多研究人員的關(guān)注,但目前對(duì)短鏈硅烷分子自組裝膜的研究還較少,特別是關(guān)于其組裝機(jī)理的研究就更少了.隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,采用計(jì)算機(jī)分子模擬技術(shù)來研究材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)成為了可能.本文即采用分子力學(xué)、量子力學(xué)密度泛函理論以及分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)羥基化Si(100)基底上短鏈分子三甲氧基巰丙基硅烷(MPS)自組裝單層膜體系進(jìn)行了研究. 本文首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立了合理

2、的白組裝模型,并應(yīng)用量子力學(xué)的方法對(duì)所選用的COMPASS力場(chǎng)的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證.使用分子力學(xué)模擬方法,通過比較MPS分子的平均單鏈結(jié)合能以及考察分子間相互作用力的不同,確定了Si表面自組裝MPS單層膜的最佳覆蓋度為50﹪左右,最佳取代方式為鋸齒狀排列,以及膜層厚度約為0.8nm. 對(duì)經(jīng)過分子力學(xué)優(yōu)化得到的最佳自組裝單層膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)運(yùn)算,發(fā)現(xiàn)短鏈分子很難像長(zhǎng)鏈分子那樣形成高度有序的單層膜結(jié)構(gòu),分析結(jié)果認(rèn)為短鏈分子的相對(duì)無序結(jié)