Ti—Si—N纳米复合薄膜KMC仿真中有效作用势的拟合.pdfVIP

Ti—Si—N纳米复合薄膜KMC仿真中有效作用势的拟合 ／刘学杰等 ·149 · Ti-Si—N纳米复合薄膜 KMC仿真中有效作用势的拟合 刘学杰，任 元 ，孙士阳，谭 心，贾慧灵 (内蒙古科技大学机械工程学院，包头 014010) 摘要 为了准确地实现Ti—Si-N纳米复合薄膜生长过程动力学蒙特卡罗(KMC)仿真，采用简单原子之间的有效 势拟合了第一性原理计算单粒子在 TiN(0O1)表面的吸附作用和迁移行为。通过计算分别获得Ti、Si、N单粒子沉积 在TIN(001)表面有效势的计算参数a、ro和 。Ti、Si、N单粒子在 TIN(001)表面吸附能和迁移激活能拟合相对误 差均小于5 ，Ti、si、N单粒子在TiN(0O1)表面绕2N2Ti岛迁移激活能相对误差小于 1O 。对势Morse势可以描 述简单键性的作用力，对于较复杂的键性其计算原子之间相互作用的准确度降低。 关键词 复合材料 有效作用势 Ti—si—N薄膜 势能面 拟合 中图分类号：TB333 文献标识码：A InterAtomicPotentialsFittedinTi__Si__N Nano-compositeFilm KM C Simulation LIU Xuejie，RENYuan，SUN Shiyang，TANXin，JIA Huiling (SchoolofMechanicalEngineering，InnerMongoliaUniversityofScience Technology，Baotou014010) Abstract In orderto simulatedTi-Si—N nano-compositefilmsgrowth processwith KineticMonteCarlo (KMC)，first-principlescalculationsofsingleatom onTiN (001)surfaceadsorption anddiffusionbehaviorwith the simpleinteratomicpotentials(Morse)werefitted．Theparametersd，Y0and nofMorsewereobtainedbycalculating theTi，Si，N atom depositedonTiN (001)surfacerespectively．Thefitteddiscrepancyofsingleatom ontheTiN (001)surfaceadsorptionenergyandthediffusionenergywerelessthan5Y0．Thefitteddiscrepancyofsingleatom around2N2TiislandontheTIN(001)surfaceadsorptionenergyandthediffusionenergywere1essthan10 ．Morse potentialcoulddescribethebondofsinglekind．Thecalculationaccuracywaslow byMorsewiththedifferentkindsof bondinthesimulation． Keywords compositematerial，interatomicpotentials，Ti—Si-N coatings，potentialenergysurface，fitted 保证 。第一性原理计算不采用任何经验参数，具有较高准确 0 引言 性，常被用于计算其它材料的参照标准。为此，本研究采用 TiN薄膜ll具有硬度高、耐磨、耐腐蚀及优 良的力学性 简单原子之间作用势——Morse势拟合由第一性原理计算 能。一直以来人们对 TiN 的研究方向为 ：基于 TiN的结构