Ti/TiB2界面结合强度、稳定性和电子性质的第一性原理

作者：熊辉辉; 姜平国; 都政; 陈聪梅

来源：科学通报, 2017, 62(15): 1655-1661.

DOI：10.1360/N972017-00120

• Ti/TiB2界面
• 黏附功
• 界面能
• 第一性原理

为了研究涂层中Ti/TiB2界面性质,本文采用第一性原理方法计算了Ti(0001)和TiB2(0001)的表面能,6种不同Ti(0001)/TiB2(0001)界面的黏附功和界面能,并且分析了它们的电子密度、差分电荷密度和分波态密度(PDOS).研究结果表明,当TiB2(0001)表面的原子层数n≥9时,其表面深处的原子具有体相原子的特征.在6种不同的界面中,B终端的Ti/TiB2界面稳定性均优于Ti终端的界面,且B终端的孔穴位堆垛界面(BTH)和Ti终端的心位堆垛界面(TTC)分别是两种终端最稳定的界面.此外,BTH界面具有最大的黏附功(7.72 J/m2),它在整个Ti元素的化学势(-3.2～0 eV)范围内也具有最低的界面能,说明BTH界面具有最好的稳定性和结合强度.电子性质和PDOS的研究结果表明,BTH界面主要由Ti-B共价键和Ti-Ti金属键构成,且Ti-B共价键是主要由界面处的B 2p和Ti 3d轨道杂化所形成的.

• 单位
  江西理工大学; 冶金与化学工程学院; 国家超级计算深圳中心（深圳云计算中心）