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Si2CN4(010)表面特性的第一性原理研究

卢硕 张跃 尚家香

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Si2CN4(010)表面特性的第一性原理研究

卢硕, 张跃, 尚家香

First principles study on structure and property of Si2 CN4(010) surface

Lu Shuo, Zhang Yue, Shang Jia-Xiang
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  • 应用第一性原理系统地研究了不同端面Si2CN4(010)模型的表面特性.通过3种可能表面模型解离能的比较,表明位于SiN层内的Si—NⅡ 键结合最强,而与碳二亚胺链状结构相连的Si—NⅠ 键结合最弱,因此易于形成以Si/NⅠ 键为端面的表面.文中还研究了弛豫前后表面的原子结构和电子特性,表面的NⅠ 原子容易形成新键,这是由于不饱和的NⅠ 原子在费米能级处有较高的态密度,电子结构不稳定,相反表面C原子状态较稳定,无明显的成键趋势.
    The structure and property of Si2CN4(010) surface with different terminations were studied systemically by first principles calculation. The calculated cleavage energies of each possible surface showed that the Si—NⅡ bond located at the SiN layer was the strongest,while the Si—NⅠ bond connected with the carbodiimide was the weakest. As a result,the surface with the Si/NⅠ termination was the easiest to form. We have compared the atomic structure and electronic properties of un-optimized and optimized surface models. During the optimization of structure,the unsaturated surface atom,especially the NⅠ atoms at the surface would bond with each other to decrease the surface energies,since there are prominent density of states existing at the Fermi level of NⅠ atom. At the same time,the unsaturated C atoms do not have the tendency of bonding with each other,since their electronic state are more stable than NⅠ atom.
    [1]

    Riedel R,Mera G,Hauser R,Klonczynski A 2006 J. Ceram. Soc. Jpn. 114 425

    [2]

    Clark S J,Payne M C 2002 J. Phys.: Condens. Matter 14 2717

    [3]

    Xu P S,Li Y H,Pan H B 2005 Acta Phys. Sin. 54 5824 (in Chinese) [徐彭寿、 李拥华、 潘海斌 2005 物理学报 54 5824]

    [4]

    Riedel R,Harvath-bordon E,Kleebe H J,Kroll P,Miehe G,Aken P A,Lauterbach S J 2007 Chin. Ceram. Soc. 35 964

    [5]

    Haluschka C,Kleebe H J,Franke R,Riedel R 2000 J. Eur. Ceram. Soc. 20 1355

    [6]

    Uhlig H,Friess M,Lamparter P,Steeb S 1998 J. Appl. Phys. 83 5714

    [7]

    Badzain A 2002 J. Am. Ceram. Soc. 85 16

    [8]

    Chen K H,Chen C K,Wei C Y,Chen L C,Fan C W,Kuo P F,Chen Y F,Huang Y S 1999 Thin Solid Films 356 205

    [9]

    Chen L C,Yang C Y,Bhusari D M,Chen K H,Lin M C,Chuang T J 1996 Diamond Relat. Mater. 5 514

    [10]

    Riedel R,Kroke E,Greiner A,Gabriel A O,Ruwisch L,Nicolich J 1998 Chem. Mater. 10 2964

    [11]

    Riedel R,Greiner A,Miehe G,Dressler W,Fuess H,Bill J, Aldinger F 1997 Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 36 603

    [12]

    Kroll P,Riedel R,Hoffmann R 1999 Phys. Rev. B 60 3126

    [13]

    Lowther J E,Amkreutz M,FrauenheimT,Kroke E,Riedel R 2003 Phys. Rev. B 68 033201

    [14]

    Amadon B,Finocchi F 1999 Eur. Phys. J. B 11 207

    [15]

    Segall M D,Lindan P J D,Probert M J,Pichard C J,Hasnip P J,

    [16]

    Monkhorst H J,Pack J D1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [17]

    Wang Y X,Arai M,Sasaki T,Wang C L 2006 Phys. Rev. B 73 035411

    [18]

    Zhang H Z,Wang S Q 2007 Acta Mater. 55 4645

    [19]

    Xu G G,Wu Q Y,Zhang J M,Chen Z G,Huang Z G 2009 Acta Phys. Sin. 58 1924 (in Chinese) [许桂贵、 吴青云、 张健敏、 陈志高、 黄志高 2009 物理学报 58 1924]

    [20]

    Yang C,Yang C 2009 Acta Phys. Sin. 58 5302 (in Chinese) [杨 冲、杨 春2009物理学报 58 5302]

    [21]

    Wu H L, Zhao X Q, Gong S K 2010 Acta Phys. Sin. 59 515(in Chinese)[吴红丽、赵新青、宫声凯2010物理学报 59 515]

    [22]

    Ching W Y,Mo S D,Ouyang L Z,Rulis P 2002 J. Am. Ceram. Soc. 85 75

    [23]

    Zhang R F,Sheng S H,Veprek S 2007 Appl. Phys. Lett. 90 191903

    [24]

    Mulliken R S 1955 J. Chem. Phys. 23 1833

    [25]

    Xu H H,Liu X Y,He Y H,Fan C,Du G,Sun A D,Han R Q,Kang J F 2010 Chin. Phys. B 19 014601

    [26]

    Ying M J,Zhang P,Du X L 2009 Chin. Phys. B 18 275

  • [1]

    Riedel R,Mera G,Hauser R,Klonczynski A 2006 J. Ceram. Soc. Jpn. 114 425

    [2]

    Clark S J,Payne M C 2002 J. Phys.: Condens. Matter 14 2717

    [3]

    Xu P S,Li Y H,Pan H B 2005 Acta Phys. Sin. 54 5824 (in Chinese) [徐彭寿、 李拥华、 潘海斌 2005 物理学报 54 5824]

    [4]

    Riedel R,Harvath-bordon E,Kleebe H J,Kroll P,Miehe G,Aken P A,Lauterbach S J 2007 Chin. Ceram. Soc. 35 964

    [5]

    Haluschka C,Kleebe H J,Franke R,Riedel R 2000 J. Eur. Ceram. Soc. 20 1355

    [6]

    Uhlig H,Friess M,Lamparter P,Steeb S 1998 J. Appl. Phys. 83 5714

    [7]

    Badzain A 2002 J. Am. Ceram. Soc. 85 16

    [8]

    Chen K H,Chen C K,Wei C Y,Chen L C,Fan C W,Kuo P F,Chen Y F,Huang Y S 1999 Thin Solid Films 356 205

    [9]

    Chen L C,Yang C Y,Bhusari D M,Chen K H,Lin M C,Chuang T J 1996 Diamond Relat. Mater. 5 514

    [10]

    Riedel R,Kroke E,Greiner A,Gabriel A O,Ruwisch L,Nicolich J 1998 Chem. Mater. 10 2964

    [11]

    Riedel R,Greiner A,Miehe G,Dressler W,Fuess H,Bill J, Aldinger F 1997 Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 36 603

    [12]

    Kroll P,Riedel R,Hoffmann R 1999 Phys. Rev. B 60 3126

    [13]

    Lowther J E,Amkreutz M,FrauenheimT,Kroke E,Riedel R 2003 Phys. Rev. B 68 033201

    [14]

    Amadon B,Finocchi F 1999 Eur. Phys. J. B 11 207

    [15]

    Segall M D,Lindan P J D,Probert M J,Pichard C J,Hasnip P J,

    [16]

    Monkhorst H J,Pack J D1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [17]

    Wang Y X,Arai M,Sasaki T,Wang C L 2006 Phys. Rev. B 73 035411

    [18]

    Zhang H Z,Wang S Q 2007 Acta Mater. 55 4645

    [19]

    Xu G G,Wu Q Y,Zhang J M,Chen Z G,Huang Z G 2009 Acta Phys. Sin. 58 1924 (in Chinese) [许桂贵、 吴青云、 张健敏、 陈志高、 黄志高 2009 物理学报 58 1924]

    [20]

    Yang C,Yang C 2009 Acta Phys. Sin. 58 5302 (in Chinese) [杨 冲、杨 春2009物理学报 58 5302]

    [21]

    Wu H L, Zhao X Q, Gong S K 2010 Acta Phys. Sin. 59 515(in Chinese)[吴红丽、赵新青、宫声凯2010物理学报 59 515]

    [22]

    Ching W Y,Mo S D,Ouyang L Z,Rulis P 2002 J. Am. Ceram. Soc. 85 75

    [23]

    Zhang R F,Sheng S H,Veprek S 2007 Appl. Phys. Lett. 90 191903

    [24]

    Mulliken R S 1955 J. Chem. Phys. 23 1833

    [25]

    Xu H H,Liu X Y,He Y H,Fan C,Du G,Sun A D,Han R Q,Kang J F 2010 Chin. Phys. B 19 014601

    [26]

    Ying M J,Zhang P,Du X L 2009 Chin. Phys. B 18 275

  • [1] 肖文悦, 董小硕, 买买提热夏提·买买提, 牛娜娜, 李国栋, 朱泽涛, 毕杰昊. Zn2+和TiO2合金化过程中不同成分占比对薄膜结构和光催化性能的影响. 物理学报, 2024, 73(18): 183301. doi: 10.7498/aps.73.20240814
    [2] 刘琪, 管鹏飞. La65X35(X=Ni,Al)非晶合金原子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2018, 67(17): 178101. doi: 10.7498/aps.67.20180992
    [3] 贺艳斌, 贾建峰, 武海顺. N2H4在NiFe(111)合金表面吸附稳定性和电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(20): 203101. doi: 10.7498/aps.64.203101
    [4] 姜恩海, 朱兴凤, 陈凌孚. Heusler合金Co2MnAl(100)表面电子结构、磁性和自旋极化的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(14): 147301. doi: 10.7498/aps.64.147301
    [5] 郭古青, 杨亮, 张国庆. Zr48Cu45Al7大块金属玻璃的原子结构研究. 物理学报, 2011, 60(1): 016103. doi: 10.7498/aps.60.016103
    [6] 樊沁娜, 李蔚, 张林. 熔融Cu57团簇在急冷过程中弛豫和局域结构转变的分子动力学研究. 物理学报, 2010, 59(4): 2428-2433. doi: 10.7498/aps.59.2428
    [7] 张林, 徐送宁, 李蔚, 孙海霞, 张彩碚. 小尺寸铜团簇冷却与并合过程中结构变化的原子尺度研究. 物理学报, 2009, 58(13): 58-S66. doi: 10.7498/aps.58.58
    [8] 赵骞, 张林, 祁阳, 张宗宁. 低温下Cu13团簇负载于Cu(001)表面上结构变化的分子动力学研究. 物理学报, 2009, 58(13): 47-S52. doi: 10.7498/aps.58.47
    [9] 张林, 张彩碚, 祁阳. 低温下Au959团簇负载于MgO(100)表面后结构变化的分子动力学研究. 物理学报, 2009, 58(13): 53-S57. doi: 10.7498/aps.58.53
    [10] 刘福, 周继承, 谭晓超. 3C-SiC(001)-(2×1)表面原子与电子结构研究. 物理学报, 2009, 58(11): 7821-7825. doi: 10.7498/aps.58.7821
    [11] 朱建新, 李永华, 孟繁玲, 刘常升, 郑伟涛, 王煜明. NiTi合金的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(11): 7204-7209. doi: 10.7498/aps.57.7204
    [12] 张国英, 张 辉, 刘艳侠, 杨丽娜. Pd对Ti合金钝化影响的电子理论研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2404-2408. doi: 10.7498/aps.57.2404
    [13] 常志文, 王清林, 罗有华. 自旋多重度对钛三聚体原子结构的影响. 物理学报, 2006, 55(9): 4553-4556. doi: 10.7498/aps.55.4553
    [14] 姜旻昊, 孟续军. 用Hartree-Fock-Slater-Boltzmann-Saha模型研究等离子体细致组态原子结构及其状态方程. 物理学报, 2005, 54(2): 587-593. doi: 10.7498/aps.54.587
    [15] 林少杰, 郑浩平. LaNi5晶体表面态的计算研究. 物理学报, 2005, 54(10): 4680-4687. doi: 10.7498/aps.54.4680
    [16] 李拥华, 徐彭寿, 潘海滨, 徐法强, 谢长坤. GaN(1010)表面结构的第一性原理计算. 物理学报, 2005, 54(1): 317-322. doi: 10.7498/aps.54.317
    [17] 徐彭寿, 李拥华, 潘海斌. β-SiC(001)-(2×1)表面结构的第一性原理研究. 物理学报, 2005, 54(12): 5824-5829. doi: 10.7498/aps.54.5824
    [18] 贾 瑜, 杨仕娥, 马丙现, 李新建, 胡 行. 稳定的GaAs (2 5 1 1)高密勒指数表面的电子结构. 物理学报, 2004, 53(10): 3515-3520. doi: 10.7498/aps.53.3515
    [19] 谢长坤, 徐法强, 邓锐, 徐彭寿, 刘凤琴, K.Yibulaxin. GaN(0001)表面的电子结构研究. 物理学报, 2002, 51(11): 2606-2611. doi: 10.7498/aps.51.2606
    [20] 孟续军, 宗晓萍, 白 云, 孙永盛, 张景琳. 混合物质原子结构的自洽场计算. 物理学报, 2000, 49(11): 2133-2138. doi: 10.7498/aps.49.2133
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-04-08
  • 修回日期:  2010-05-26
  • 刊出日期:  2011-01-05

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