發(fā)布時間：2021-08-01 20:11

　　作為一種超硬材料,立方氮化硼（cBN）因為其良好的機械、光學、化學、電學和熱學性質而廣泛應用于光電器件和高速切削領域,然而其合成機制不明確限制了大顆粒高質量cBN單晶的合成。立方氮化硼由六方氮化硼（hBN）轉化而來,在轉化的過程中形成了cBN/hBN界面結構。因此本課題基于密度泛函理論,應用第一性原理,分析了cBN/hBN界面的性質,包括界面結構、界面結合能和界面電子結構分析,為cBN單晶合成機制提供理論基礎。本課題主要從以下幾個方面展開研究。首先,從Materials Studio數(shù)據(jù)庫和無機晶體材料數(shù)據(jù)庫中引入cBN和六方氮化硼晶體結構；考慮表面終端原子、原子層數(shù)和表面循環(huán)周期等問題后,切出含有12層原子和6個終止結構的cBN（111）面,含有6層原子和2個終止結構的cBN（110）面和含有8層原子和4個終止結構的cBN（100）面以及hBN（0001）表面結構；通過晶格重定義和晶格匹配搭建出cBN/hBN界面,其中cBN（111）/hBN（0001）界面含有6種結構,cBN（110）/hBN（0001）界面含有2種結構,cBN（100）/hBN（0001）界面含有4種結構。然后,... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 立方氮化硼(cBN)的研究背景
        1.1.1 立方氮化硼的合成
        1.1.2 立方氮化硼的性質及應用
    1.2 第一性原理在界面領域研究中的應用
    1.3 課題研究的意義
    1.4 課題主要內容
第2章 計算方法與原理
    2.1 引言
    2.2 第一性原理量子力學基礎
        2.2.1 密度泛函理論
        2.2.2 交換相關泛函
        2.2.3 贗勢法
        2.2.4 平面波基底與動能截斷
    2.3 第一性原理計算方法
        2.3.1 軟件介紹
        2.3.2 CASTEP必設參數(shù)及其意義
第3章 hBN/cBN界面模型構建
    3.1 引言
    3.2 hBN、cBN晶體模型構建及收斂性測試
        3.2.1 晶體模型構建
        3.2.2 收斂性測試
        3.2.3 泛函測試
    3.3 表面模型構建及表面能計算
        3.3.1 cBN(111)表面模型
        3.3.2 cBN(110)表面模型
        3.3.3 cBN(100)表面模型
        3.3.4 hBN(0001)表面模型
        3.3.5 表面能計算
    3.4 hBN/cBN界面模型構建
        3.4.1 晶格重定義與晶格匹配
        3.4.2 界面模型
    3.5 本章小結
第4章 cBN/hBN界面性質
    4.1 引言
    4.2 界面結構優(yōu)化
        4.2.1 結構優(yōu)化的目的及精度
        4.2.2 結構優(yōu)化收斂曲線
    4.3 界面結構與結合能
        4.3.1 界面結構分析
        4.3.2 界面結合能分析
    4.4 界面電子結構分析
        4.4.1 界面能帶結構分析
        4.4.2 界面態(tài)密度分析
        4.4.3 界面電荷密度分析
        4.4.4 Mulliken布居分析
    4.5 本章小結
第5章 結論與展望
    5.1 論文主要研究結論
    5.2 作展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
學位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3316173