氮化碳微觀結(jié)構(gòu)及團(tuán)簇沉積的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、本論文對(duì)晶態(tài)、液態(tài)和非晶態(tài)C3N4的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬。模擬結(jié)果顯示：在C3N4晶體中，C和N原子的配位數(shù)分別為3．92和3．07，C為四面體配位；液態(tài)C3N4中，C和N原子的配位數(shù)分別為3．61和2．52，鍵角和鍵長(zhǎng)的分布范圍明顯變寬，結(jié)構(gòu)處于無序狀態(tài)；非晶C3N4的結(jié)構(gòu)中C—N鍵的鍵角和鍵長(zhǎng)分布與晶態(tài)C3N4基本一致，說明構(gòu)成非晶C3N4與晶態(tài)C3N4的結(jié)構(gòu)基元相同。非晶C3N4中C和N的配位數(shù)分別為3．46和2．26，比

2、C3N4晶體下降，表明結(jié)構(gòu)中石墨型構(gòu)型增加。計(jì)算得到β—C3N4的體彈性模量為436．1GPa，與Liu采用可變晶格模型分子動(dòng)力學(xué)（VCS—MD）從頭計(jì)算法計(jì)算得到的體彈性模量437GPa基本一致。 用分子動(dòng)力學(xué)方法和第一性原理方法模擬了單個(gè)C、N原子以及C2、N2、CN團(tuán)簇在硬質(zhì)合金表面的沉積過程，為小原子團(tuán)簇與表面的作用搭建了兩種不同的吸附模型，即物理吸附模型和化學(xué)吸附模型，基體溫度分別取為298K、500K和700K。模擬

3、中，計(jì)算了不同基體溫度下團(tuán)簇與表面的相互作用能，并對(duì)團(tuán)簇在襯底表面的吸附結(jié)構(gòu)、吸附能以及成鍵情況進(jìn)行了討論；還研究了原子（團(tuán)簇）在Si（100）表面和高速鋼表面的吸附機(jī)理，以探討不同襯底材料對(duì)CNx薄膜生長(zhǎng)的影響。模擬結(jié)果顯示：C、N原子與三種晶面都成化學(xué)吸附，但C、N在高速鋼表面的吸附最穩(wěn)定，硬質(zhì)合金表面對(duì)N原子的選擇性吸附要明顯強(qiáng)于C原子，這對(duì)硬質(zhì)合金表面的氮化和提高薄膜中氮的含量極為有利；WC（100）表面由于C2的吸附具有金屬性