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专利号: 2020111206003
申请人: 陕西科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 晶体生长〔3〕
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种模拟单层单晶六角氮化硼薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、构建基底材料模型;

S2、获得不同边界的hBN纳米带;

沿hBN纳米片的扶手椅型BN(BNac)、扶手椅型NB(NBac)、富硼“Z”字型(Bzz)及富氮“Z”字型(Nzz)四种边界剪切,获得四种不同边界hBN纳米带;

S3、构建hBN纳米片或氢钝化hBN纳米片模型;

从S2获得的不同边界的hBN纳米带中,任选两个相同或不同hBN纳米带置于S1提供的基底材料模型上,模拟融合,获得不同边界hBN纳米片模型;

对S2获得的不同边界hBN纳米带的边界分别进行氢钝化,获得不同边界氢钝化hBN纳米带,再任选两个相同或不同氢钝化hBN纳米带置于S1提供的基底材料模型上,获得不同边界氢钝化hBN纳米片模型;

S4、确定最佳可融合成单晶hBN纳米片模型;

基于第一性原理分别对S3获得的不同边界hBN纳米片模型及不同边界氢钝化hBN纳米片模型进行结构弛豫,分别获得不同边界的hBN纳米片模型体系的总能量和相对能量,以及不同边界的氢钝化hBN纳米片模型体系的总能量和相对能量,通过比较两种体系的相对能量,筛选能量最低的结构,分别获得氢钝化边界hBN最佳可融合成单晶hBN纳米片模型及无氢钝化hBN最佳可融合成单晶hBN纳米片模型;

S5、确定氢压范围;

通过计算绘制氢钝化边界hBN最佳可融合成单晶hBN纳米片模型与无氢钝化hBN最佳可融合成单晶hBN纳米片模型间的热动能相图,确定氢压范围,并且判断圆形hBN晶粒边界是否被氢钝化。

2.根据权利要求1所述的模拟单层单晶六角氮化硼薄膜的制备方法,其特征在于,所述构建基底材料模型,具体步骤如下:以基底材料的晶体结构为基础,沿晶体结构的基本方向截取五原子厚单胞晶面,并将所述的单胞晶面扩大为n×m超胞晶面;随后将扩大的超胞晶面底层原子固定,其余四层原子完全放松;然后基于第一性原理进行结构弛豫优化,获得基底材料模型。

3.根据权利要求2所述的模拟单层单晶六角氮化硼薄膜的制备方法,其特征在于,所述基底材料为金或铜。

4.根据权利要求3所述的模拟单层单晶六角氮化硼薄膜的制备方法,其特征在于,所述n×m超胞晶面中的n,m各自独立取值为3~10中的整数。

5.根据权利要求1所述的模拟单层单晶六角氮化硼薄膜的制备方法,其特征在于,S3中,置于基底表面的hBN纳米带或氢钝化hBN纳米带放置于距离基底最顶层 处,

6.根据权利要求5所述的模拟单层单晶六角氮化硼薄膜的制备方法,其特征在于,所述模拟融合过程中,通过分子动力学模拟两个相同或不同的hBN纳米带(或者两个相同或不同的氢钝化hBN纳米带)的融合过程,模拟温度设置为273K到1400K,并通过视频呈现整个过程。

7.根据权利要求1所述的模拟单层单晶六角氮化硼薄膜的制备方法,其特征在于,S2中,所述四种不同边界hBN纳米带为扶手椅型BN(BNac)纳米带、扶手椅型NB(NBac)纳米带、富硼“Z”字型(Bzz)纳米带及富氮“Z”字型(Nzz)纳米带。

8.根据权利要求7所述的模拟单层单晶六角氮化硼薄膜的制备方法,其特征在于,S3中,所述不同边界的hBN纳米片模型为BNac-BNac、BNac-NBac、NBac-NBac、NBac-BNac、BNac-Bzz、BNac-Nzz、NBac-Bzz、NBac-Nzz、Bzz-Bzz、Bzz-Nzz、Bzz-BNzc、Bzz-NBac、Nzz-Bzz、Nzz-Nzz、Nzz-BNac、Nzz-NBac。