稀土元素鈰對AAO模板孔間距影響的研究.pdf

1、陽極氧化鋁模板（AAO）具有比較大的比表面積和高度有序的小孔。因此在納米材料上的應用十分廣泛，如今納米材料的制備技術、性質(zhì)研究和應用開發(fā)成為了當今新材料研究的重點，所以為了得到納米結(jié)構(gòu)的材料，最常用的就是模板技術，但是面對科技地不斷發(fā)展對模板技術地要求也不斷的增加，因此從微觀層面上來研究生長機理，改進制備參數(shù)來提高模板各項參數(shù)具有重要意義。
　　采用基于密度泛函理論的第一性原理計算的方法來研究陽極氧化鋁模板薄膜形成機理是本課題的主

2、要是內(nèi)容，本文主要研究了陽極氧化鋁的氧化、溶解形成機理以及稀土元素鈰在陽極氧化實驗中對氧化和溶解的影響。分析了稀土元素鈰對氧原子在Al(111)結(jié)構(gòu)中遷移的影響，得出以下結(jié)論：
　　(1)氧原子在Al2O3表面的O-Top(氧頂位)位、O-BR(氧橋位)位、O-Hcp位、Al-Top(鋁頂位)和O-Fcc位上吸附時，其最穩(wěn)定和次穩(wěn)定的吸附位為分別為O-Top、Al-Top位，最不穩(wěn)定的吸附位為O-Hcp位；氧原子在O-Hcp位為物

3、理吸附或者已經(jīng)脫附。
　　(2)氧原子在Al2O3結(jié)構(gòu)中從O-Top向O-Fcc位遷移需要的遷移激活能為2.39eV；氧原子從O-Fcc位向O-2遷移需要遷移激活能為1.461eV；O-Fcc向O-3遷移需要遷移能量為2.789eV；O-3向O-3-1遷移需要的遷移激活能為1.391eV；O-3向O-4遷移需要遷移激活能為4.395eV。氧原子在有稀土鈰的Al2O3結(jié)構(gòu)中從O-Top向O-Fcc位遷移需要的遷移激活能為1.6414

4、eV；氧原子從O-Fcc位向O-2-1遷移需要遷移激活能為3.34064eV； O-Fcc向O-3遷移需要遷移能量為5.00278eV；O-3向O-3-1遷移需要的遷移激活能為3.2384eV；O-3向O-4遷移需要遷移激活能為3.36424eV因此氧原子由Al2O3表面穩(wěn)定位向內(nèi)部遷移形成氧化鋁層，遷移過程中的最大勢壘5.00278eV。當實驗能夠提供給氧原子4.395eV的能量時候氧原子就會從Al2O3表面向內(nèi)部遷移。
　　(

5、3)氧原子在沒有稀土鈰的Al(111)結(jié)構(gòu)中從Fcc向Tet11遷移需要的遷移激活能為1.518eV； Tet11向Tet12遷移需要的遷移激活能為0.518eV； Tet11向Tet21遷移需要的遷移激活能為0.878eV，所以氧原子在Al(111)結(jié)構(gòu)中從表面向內(nèi)部遷移需要的能量為1.518eV。
　　(4)氧原子在有稀土鈰的Al(111)結(jié)構(gòu)中從表面Fcc向Tet11遷移需要的遷移激活能為0.922eV；從Tet11向Tet