采用第一性原理方法研究Nb-Si-N表面单原子绕岛吸附与迁移

发布时间：2017-10-11 03:07

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【摘要】：针对Nb-Si-N纳米复合薄膜在沉积过程中Nb、Si、N单原子与NbN晶粒相遇之后聚集与分离情况进行了研究。采用基于密度泛函理论(DFT)第一性原理超软赝势平面波计算方法分别计算了Nb、Si、N各单原子在NbN(001)表面绕2N2Nb岛的吸附作用和迁移过程。计算结果表明,Nb、Si、N单原子在2N2Nb岛旁边的吸附能最大位置分别为P3、P1、P2,吸附能分别为7.3067,5.3521和6.7113eV;Nb、Si、N单原子绕2N2Nb岛的迁移所需的激活能分别为2.62,1.35和5.094eV。吸附能与迁移激活能较小的Si原子为激活元素促进了其它原子的扩散进而提高薄膜的致密性。沉积过程中具有较小激活能的Si原子极易围绕2N2Nb岛迁移将NbN晶粒分隔,阻止晶粒长大进而细化晶粒。
【作者单位】： 内蒙古科技大学机械工程学院;
【关键词】： Nb-Si-N 绕岛迁移 第一性原理计算
【基金】：国家自然科学基金资助项目(50845065) 内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2014MS0516;2010Zd21) 内蒙古科技大学创新基金资助项目(2012NCL050)
【分类号】：TB383.2
【正文快照】： 1引言具有较高硬度的TiN类过渡金属氮化物薄膜材料在表面涂层领域得到广泛的应用。为改进氮化物的性能,研究者加入Si原子之后形成Ti-Si-N类纳米复合薄膜。其中由Veprek[1]报道Ti-Si-N纳米复合薄膜的硬度高达80~105GPa,同时大量实验证明Ti-Si-N类纳米复合薄膜具有较高的硬度和

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本文编号：1010118