铜与氧化镁基底界面微观结构第一性原理模拟研究

以铜薄膜和氧化镁3个低指数面基底((100)、(110)、(111))形成的界面为研究对象,采用第一性原理模拟方法结合周期性平板模型,对Cu/MgO(100)、Cu/MgO(110)、Cu/MgO(111)3个体系的界面原子匹配、界面结合强度和界面电子结构进行了计算和对比.模拟结果表明基底取向不同会导致Cu/MgO界面原子匹配存在明显差异,进而对界面分离功产生影响,其中Cu/MgO(111)体系界面分离功最大(6.73 J/m2),Cu/MgO(110)次之(2.40 J/m2),Cu/MgO(100)最小(1.44 J/m2),显示出基底取向对复合材料界面结构和性能的调控作用.电子结构计算表明界面分离功大小与界面处电荷转移的数量有关,界面电荷转移数量越多,界面分离功越大,且电荷转移主要发生在界面处两层原子之间.