Cu掺杂类金刚石薄膜应力降低机制的第一性原理研究

• 作者: 张而耕 李朝阳 潘文高 牛帅 陈强
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: Cu-DLC 第一性原理 应力降低 径向分布函数 残余应力 键长 键角
• 年，卷（期）: 2020,（2）
• 所属期刊栏目: 膜层材料与技术
• 页码范围: 295-300
• 页数: 6页
• 分类号: TG174.4
• 字数: 2552字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.02.037

摘要

目的 比较不同浓度Cu掺杂类金刚石薄膜的性能变化规律,并分析Cu掺杂对薄膜性能变化的作用机制.方法 建立密度为2.03 g/cm3、2.87 g/cm3的不同Cu原子数分数(1.56％～7.81％)掺杂类金刚石薄膜(Cu-DLC)初始模型,采用NVT和NOSE温度调节法模拟熔融退火及淬火过程,以及基于广义梯度近似(GGA)的共轭梯度法优化几何模型,运用CASTEP计算Cu-DLC模型的径向分布函数(RDF)、sp3-C含量、体积模量、键长和键角分布等,并探讨Cu掺杂对DLC膜应力变化的影响机制.结果 随Cu含量的增加,薄膜中sp3-C杂化比例增加.与DLC相比,Cu掺杂DLC的RDF中第一峰和第二峰的位置发生显著偏移,薄膜中残余应力随着Cu含量的增加先减小后增大,Cu含量为1.56％时,残余应力最小(7.2 GPa).Cu含量增加导致总键角分布的峰值降低,峰宽向小键角移动,总键长分布峰值降低,在长键长方向产生小而宽的峰.结论 C—Cu的弱键特性及扭曲的键角、键长得到松弛,对薄膜残余压应力的降低有显著作用,在较高Cu浓度条件下,扭曲的C—C键比例增加,形成了更多扭曲的C—Cu和Cu—Cu结构是导致残余应力增加的关键因素.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	潘文高		1	0	0.0	0.0
2	李朝阳		1	0	0.0	0.0