Ta-Si-N復合表面中界面結構的第一性原理研究.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納米復合表面,主要對其界面結構和界面力學性能進行了研究。此還研究了Ta-Si-N島在TaN(001)表面的構型演變,主要計算了7種Si-2Ta2N島構型TaN(001)表面的構型總能和吸附能,然后在分析各種島構型的基礎上,進一步計算了不同島構型之間演變時粒子的遷移激活能。主要得出以下結論:
　　(1)Ta-Si-N間隙型界面的單位結合強度比置換型界面的單位結合

2、強度大,置換型界面穩(wěn)定后所形成的1Si-6N結構中Si-N鍵長度不一致導致界面體系能量變化,這與Ti-Si-N復合表面界面類似。Ta-Si-N間隙型界面的最低能量結構為一個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)定結構為三個Si粒子均在體心位。
　　(2)Ta-Si-N置換型界面的力學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構力學性能與TaN比較明顯下降,與TiN加

3、Si后的計算結果類似,說明晶粒的強度高于界面的強度。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種島構型中,最穩(wěn)定的構型是Si在2Ta2N島外與Ta粒子成斜對角,而TiN(001)表面最穩(wěn)定的構型是Si在2Ti2N島外N旁邊。在構型N-by-2Ta1N1Si演變?yōu)闃嬓蚐i-b