稀土元素鈰對(duì)AAO模板孔間距影響的研究.pdf

1、陽(yáng)極氧化鋁模板（AAO）具有比較大的比表面積和高度有序的小孔。因此在納米材料上的應(yīng)用十分廣泛，如今納米材料的制備技術(shù)、性質(zhì)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)成為了當(dāng)今新材料研究的重點(diǎn)，所以為了得到納米結(jié)構(gòu)的材料，最常用的就是模板技術(shù)，但是面對(duì)科技地不斷發(fā)展對(duì)模板技術(shù)地要求也不斷的增加，因此從微觀層面上來(lái)研究生長(zhǎng)機(jī)理，改進(jìn)制備參數(shù)來(lái)提高模板各項(xiàng)參數(shù)具有重要意義。
　　采用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算的方法來(lái)研究陽(yáng)極氧化鋁模板薄膜形成機(jī)理是本課題的主

2、要是內(nèi)容，本文主要研究了陽(yáng)極氧化鋁的氧化、溶解形成機(jī)理以及稀土元素鈰在陽(yáng)極氧化實(shí)驗(yàn)中對(duì)氧化和溶解的影響。分析了稀土元素鈰對(duì)氧原子在Al(111)結(jié)構(gòu)中遷移的影響，得出以下結(jié)論：
　　(1)氧原子在Al2O3表面的O-Top(氧頂位)位、O-BR(氧橋位)位、O-Hcp位、Al-Top(鋁頂位)和O-Fcc位上吸附時(shí)，其最穩(wěn)定和次穩(wěn)定的吸附位為分別為O-Top、Al-Top位，最不穩(wěn)定的吸附位為O-Hcp位；氧原子在O-Hcp位為物

3、理吸附或者已經(jīng)脫附。
　　(2)氧原子在Al2O3結(jié)構(gòu)中從O-Top向O-Fcc位遷移需要的遷移激活能為2.39eV；氧原子從O-Fcc位向O-2遷移需要遷移激活能為1.461eV；O-Fcc向O-3遷移需要遷移能量為2.789eV；O-3向O-3-1遷移需要的遷移激活能為1.391eV；O-3向O-4遷移需要遷移激活能為4.395eV。氧原子在有稀土鈰的Al2O3結(jié)構(gòu)中從O-Top向O-Fcc位遷移需要的遷移激活能為1.6414

4、eV；氧原子從O-Fcc位向O-2-1遷移需要遷移激活能為3.34064eV； O-Fcc向O-3遷移需要遷移能量為5.00278eV；O-3向O-3-1遷移需要的遷移激活能為3.2384eV；O-3向O-4遷移需要遷移激活能為3.36424eV因此氧原子由Al2O3表面穩(wěn)定位向內(nèi)部遷移形成氧化鋁層，遷移過(guò)程中的最大勢(shì)壘5.00278eV。當(dāng)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱峁┙o氧原子4.395eV的能量時(shí)候氧原子就會(huì)從Al2O3表面向內(nèi)部遷移。
　　(

5、3)氧原子在沒(méi)有稀土鈰的Al(111)結(jié)構(gòu)中從Fcc向Tet11遷移需要的遷移激活能為1.518eV； Tet11向Tet12遷移需要的遷移激活能為0.518eV； Tet11向Tet21遷移需要的遷移激活能為0.878eV，所以氧原子在Al(111)結(jié)構(gòu)中從表面向內(nèi)部遷移需要的能量為1.518eV。
　　(4)氧原子在有稀土鈰的Al(111)結(jié)構(gòu)中從表面Fcc向Tet11遷移需要的遷移激活能為0.922eV；從Tet11向Tet