氮化过程中Ti薄膜的电子结构分析

王建军^1,2，粕壁善隆³，刘春明^1,2

1. 东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室2. 东北大学材料与冶金学院3. 日本东北大学国际交流中心

摘 要：建立不同类型的原子团簇模型,利用电荷自洽离散变分法计算了Ti薄膜中不同晶体结构的原子间化学键键能,分析了薄膜中晶体的局域态密度和全态密度,探讨了其电子结构和Ti-N原子间的交互作用变化.结果表明,N原子占据八面体间隙中心位置后,强Ti-N键的形成和原有Ti-Ti键的弱化,促使hcp-Ti中（00.1）面上的Ti原子沿着<01.0>方向发生迁移,成为hcp-fcc相变中fcc-Ti亚晶格形成的根源.随着进入hcp-Ti晶格中N原子数的增多,Ti-N结合键数目增加,N 2p/Ti 3d-4p杂化价电带的电子密度也随之增大,Ti的外层电子平均能量降低,保证了fcc-TiNy的稳定生长.

关键词：氮化;Ti薄膜;原子团簇;电荷自洽离散变分法;电子结构;杂化轨道;