[發(fā)明專利]一種模擬單層單晶六角氮化硼薄膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011120600.3
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112210832B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁利蘋;田董昀昊;邵鵬;唐妍;張方輝;雷濤;趙梓利
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: C30B33/00
• 分類號: C30B33/00;C30B29/38;C30B29/64
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 梁靜

1.一種模擬單層單晶六角氮化硼薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、構(gòu)建基底材料模型；

S2、獲得不同邊界的hBN納米帶；

沿hBN納米片的扶手椅型BN(BNac)、扶手椅型NB(NBac)、富硼“Z”字型(Bzz)及富氮“Z”字型(Nzz)四種邊界剪切，獲得四種不同邊界hBN納米帶；

S3、構(gòu)建hBN納米片或氫鈍化hBN納米片模型；

從S2獲得的不同邊界的hBN納米帶中，任選兩個相同或不同hBN納米帶置于S1提供的基底材料模型上，模擬融合，獲得不同邊界hBN納米片模型；

對S2獲得的不同邊界hBN納米帶的邊界分別進(jìn)行氫鈍化，獲得不同邊界氫鈍化hBN納米帶，再任選兩個相同或不同氫鈍化hBN納米帶置于S1提供的基底材料模型上，獲得不同邊界氫鈍化hBN納米片模型；

S4、確定最佳可融合成單晶hBN納米片模型；

基于第一性原理分別對S3獲得的不同邊界hBN納米片模型及不同邊界氫鈍化hBN納米片模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)弛豫，分別獲得不同邊界的hBN納米片模型體系的總能量和相對能量，以及不同邊界的氫鈍化hBN納米片模型體系的總能量和相對能量，通過比較兩種體系的相對能量，篩選能量最低的結(jié)構(gòu)，分別獲得氫鈍化邊界hBN最佳可融合成單晶hBN納米片模型及無氫鈍化hBN最佳可融合成單晶hBN納米片模型；

S5、確定氫壓范圍；

通過計(jì)算繪制氫鈍化邊界hBN最佳可融合成單晶hBN納米片模型與無氫鈍化hBN最佳可融合成單晶hBN納米片模型間的熱動能相圖，確定氫壓范圍，并且判斷圓形hBN晶粒邊界是否被氫鈍化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬單層單晶六角氮化硼薄膜的制備方法，其特征在于，所述構(gòu)建基底材料模型，具體步驟如下：

以基底材料的晶體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，沿晶體結(jié)構(gòu)的基本方向截取五原子厚單胞晶面，并將所述的單胞晶面擴(kuò)大為n×m超胞晶面；隨后將擴(kuò)大的超胞晶面底層原子固定，其余四層原子完全放松；然后基于第一性原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)弛豫優(yōu)化，獲得基底材料模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬單層單晶六角氮化硼薄膜的制備方法，其特征在于，所述基底材料為金或銅。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬單層單晶六角氮化硼薄膜的制備方法，其特征在于，所述n×m超胞晶面中的n，m各自獨(dú)立取值為3～10中的整數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬單層單晶六角氮化硼薄膜的制備方法，其特征在于，S3中，置于基底表面的hBN納米帶或氫鈍化hBN納米帶放置于距離基底最頂層處，且相鄰兩個hBN納米帶或氫鈍化hBN納米帶之間的距離＞

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模擬單層單晶六角氮化硼薄膜的制備方法，其特征在于，所述模擬融合過程中，通過分子動力學(xué)模擬兩個相同或不同的hBN納米帶的融合過程，模擬溫度設(shè)置為273K到1400K，并通過視頻呈現(xiàn)整個過程；

或者，所述模擬融合過程中，通過分子動力學(xué)模擬兩個相同或不同的氫鈍化hBN納米帶的融合過程，模擬溫度設(shè)置為273K到1400K，并通過視頻呈現(xiàn)整個過程。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬單層單晶六角氮化硼薄膜的制備方法，其特征在于，S2中，所述四種不同邊界hBN納米帶為扶手椅型BN(BNac)納米帶、扶手椅型NB(NBac)納米帶、富硼“Z”字型(Bzz)納米帶及富氮“Z”字型(Nzz)納米帶。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模擬單層單晶六角氮化硼薄膜的制備方法，其特征在于，S3中，所述不同邊界的hBN納米片模型為BNac-BNac、BNac-NBac、NBac-NBac、NBac-BNac、BNac-Bzz、BNac-Nzz、NBac-Bzz、NBac-Nzz、Bzz-Bzz、Bzz-Nzz、Bzz-BNac、Bzz-NBac、Nzz-Bzz、Nzz-Nzz、Nzz-BNac、Nzz-NBac。