TiN(100)/Al(100)界面性质和电子结构的第一性原理计算

本文采用第一性原理方法计算了TiN和Al的电子性质和弹性性能,分析了TiN(100)/Al(100)界面的粘附功(W_(ad))、电子结构以及键合特性。计算结果表明,TiN表现出一定的金属特性,主要由Ti-3d轨道上的电子贡献,而Al则呈现出显著的导体特性。此外,TiN和Al均具有各向异性,TiN的抗变形能力显著高于Al,而Al的横向变形能力则强于TiN。本文考虑了Al-on-N联结和Al-on-Ti联结两种界面模型。结果显示,Al-on-N联结界面的粘附功为1267 mJ/m^(2),明显高于Al-on-Ti联结界面的粘附功(952 mJ/m^(2)),表明Al-on-N联结界面的粘附强度更强。其原因在于Al-on-N联结界面的键合机制主要依赖于强Al3sp-N2sp极性共价键的相互作用。本研究结果为解释TiN和Al界面的粘附强度和稳定性提供了理论依据。