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

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6.7113 eV;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5.094 eV。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