这是本文档旧的修订版!
参考文献 [YWD+09] 中已详细研究了 β-Si3N4(0001)/Si(111) 界面,本例我们将采用该文建议的结构。Zhao 和 Bachlechner 提出了早期的 β-Si3N4(0001)/Si(111) 晶体界面模型,但该模型包含悬空键,与实验结果不符。您将在此处构建的一个所有键都饱和的界面。
为了找到适合的 β-Si3N4 初始结构,请访问 American Mineralogist Crystal Structure Database,在通用搜索框中输入“si3n4”。结果显示三个匹配项–由 P.Yang 等人提供的标题为“β-Si3N4”的那个结构正是您要找的 β-Si3N4(另外两个是氮化硅和 α-Si3N4)。单击“Download CIF data”,将 CIF 文件保存在方便的位置。
或者,您还可以使用 Crystallography Open Database,在文本搜索区输入“si3n4”。
在任何一种方法下,请务必下载空间群为“P 63/m”的结构。将下载的文件重命名为 Si3N4.cif
,以便识别。
现在您已经有了两个构件–是时候把它们结合在一起了。
您可以在 The Interface Builder in QuantumATK 的技术说明中了解更多有关创建界面的信息。
查阅文章,您会发现在 Si3N4 层的底部(最接近界面一层,原子26,29,30(将鼠标放在原子上可以查看工具提示的数字))的“Si 三角”应该与最后的 Si(111) 原子匹配,并位于沿 C 向的长键上,使它们形成一个四面体。这种排列意味着精确地落在三角形正中间且分数坐标为(2/3,2/3)的第 N 个原子(原子数27)应该在坐标为(1/2,1/2)的 Si 原子的正上方。因此,(-1/6,-1/6)的表面位移是很有必要的。
先不要关闭“Shift Surfaces”小插件。如您所见,这两个表面有点太靠近了。一个 0.7 埃的位移(你需要改变回它的笛卡尔坐标)是合适的,可以使在界面上的 Si-Si 和 Si-N 的键长度与在两个相应的体材料中相似。
关闭 Shift Surfaces 对话框。
您还没完成。Yang 等人的重要观测是需要移动界面上的一个 N 原子使所有键都饱和。所讨论的原子正是用于表面位移的原子,位于 Si 三角形中间(原子数27)。
此时,您有一个在 Si(111) 和 β-Si3N4(0001) 之间的单一界面,可以继续下一部分。