[發明專利]一種檢測柱狀自組裝薄膜結構的方法及其制備方法

有效

• 申請號: 201811299980.4
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109179311B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 姜杰;楊瓊;周益春
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B81B1/00
• 分類號: B81B1/00;B81B7/04;B81C1/00
• 代理公司: 11489 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳超<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種檢測柱狀自組裝薄膜結構的方法，包括：分別構建材料A和與基板最穩定的界面結構a，以及材料B和與基板最穩定的界面結構b；分別計算界面結構a的界面結合能(E_fA)，以及界面結構b的界面結合能(E_fB)；計算界面結合能(E_fA)與界面結合能(E_fB)的差值，若所述差值大于零，則材料A形成為納米柱鑲嵌在材料B中；若所述差值小于零，則材料B形成為納米柱鑲嵌在材料A中。采用本發明實施例提供的判斷豎直柱狀自組裝薄膜結構的方法能夠預先確定所形成的豎直柱狀自組裝薄膜的結構，可以有選擇性的制備豎直柱狀自組裝薄膜，節省了制備材料，提高了制備效率。

技術領域

本發明涉及薄膜與器件制備技術領域，尤其是涉及一種檢測柱狀自組裝薄膜結構的方法及其制備方法。

背景技術

隨著電子器件的快速發展，器件的小型化和多功能性成為了下一代電子設備的發展方向。為了實現器件的小型化，同時開發得到更多的新性能，科學家們將多個物理屬性集成到一個系統中并對其進行大量探索。其中，很多科研工作人員發現豎直自組裝的異質外延納米結構：把納米柱材料嵌入在另一種材料的基質中，令人興奮的是這種結構時常表現出令人感興趣的性能，如磁電耦合效應(ME Effect)、磁阻效應(MR Effect)和光電電化學性能等等。基于此，豎直狀自組裝的異質外延納米結構是非常值得研究的。但是，目前在本領域中，還沒有哪一種方法能夠預測材料A和材料B所形成的豎直狀自組裝薄膜中，哪一材料會形成納米柱。

發明內容

本發明的目的是提供一種檢測柱狀自組裝薄膜結構的方法及其制備方法，通過構建材料A和與基板最穩定的界面結構a，以及材料B和與基板最穩定的界面結構b；計算界面結構a的界面結合能(E_fA)，以及界面結構b的界面結合能(E_fB)；根據界面結合能(E_fA)與界面結合能(E_fB)的大小確定A材料和B材料哪一種形成為豎直納米柱，哪一種形成為基材，能夠準確檢測所形成的柱狀薄膜的結構。技術人員可以根據上述計算結果確定該結構的薄膜是不是所需要的，如果是則技術人員對其進行大量制備，如果不是，就不需要進行制備，可以避免多次實驗；同時，技術人員還可以根據材料的界面結合能設計所需的材料結構，在節約時間的同時節省了材料。

為解決上述問題，本發明的第一方面提供了一種檢測直柱狀自組裝薄膜結構的方法，包括：采用第一性原理的方法分別構建材料A和與基板最穩定的界面結構a，以及材料B和與基板最穩定的界面結構b；分別計算界面結構a的界面結合能(E_fA)，以及界面結構b的界面結合能(E_fB)；計算界面結合能(E_fA)與界面結合能(E_fB)的差值，若所述差值大于零，則由材料A和材料B所形成的柱狀自組裝薄膜的結構中，材料A為納米柱材料，材料B為基體材料；若所述差值小于零，由材料A和材料B所形成的柱狀自組裝薄膜的結構中，材料B為納米柱材料，材料A為基體材料。

進一步地，界面結合能(E_fA)的計算步驟包括：采用第一性原理的方法分別計算：A材料形成的薄膜和基板完全弛豫后最穩定時的總能量E_A(薄膜/基板)、A材料形成的薄膜完全自由時的總能量E_A(薄膜)、基板完全自由時的總能量E(基板)；根據公式計算界面結合能(E_fA)，其中，公式為：界面結合能(E_fA)＝[E_A(薄膜/基板)-E_A(薄膜)-E(基板)]/界面面積。