金刚石(100)与(111)晶面/铜复合材料界面性质的第一性原理计算OA

使用第一性原理计算方法,分析金刚石(100)/铜、金刚石(111)/铜及添加钛镀层作为对比的4种界面结构性质。结果发现:金刚石(100)界面具有较强的结合力且金刚石/钛界面结合力显著高于金刚石/铜界面,其中金刚石(100)/钛界面黏附功高达7.875 J/m^(2),分别高出金刚石(100)/铜和金刚石(111)/铜界面约88%和216%;通过电子态密度和马利肯布居数分析不同晶面界面处的键合情况,发现金刚石(100)晶面p轨道的电子态密度更高、键合更强,更有利于电子传导和界面反应;同时,声子态密度分析得出金刚石(100)/钛界面和金刚石(100)/铜界面在声子频谱上匹配更好,界面热阻更低,更适合高热导率应用;其他2种界面的声子频谱重叠较少,导致较高的界面热阻。计算分析表明,设计金刚石/铜复合材料时,添加钛镀层且选择金刚石(100)晶面可有效改善界面结合。