强晨飞1, 2，孙 昊2，富露祥1，金 鹏1, 2
(1. 沈阳化工大学 材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110142；
2. 辽宁材料实验室 结构化材料技术研究所，辽宁 沈阳 110167)
摘 要：采用透射电子显微镜(TEM)表征与第一性原理计算相结合的方法，研究了金刚石/碳化硅(111)界面的结构特征与结合机制。TEM结果表明，反应烧结制备的多孔复合材料中，金刚石与碳化硅之间形成了原子级清晰且致密的界面结构，界面处未观察到明显非晶层或孔洞缺陷。基于实验观测到的界面特征，构建了不同终止端的金刚石/碳化硅(111)界面模型，并计算了界面黏附功及电子结构。结果表明，C终止界面的热力学稳定性更强，其界面黏附功高达5.75 J·m−2，明显高于Si终止界面的5.18 J·m−2。电子结构分析进一步表明，C终止界面通过稳定的C–C共价键实现结合，界面悬挂键态较少，有利于形成稳定界面结构。第一性原理计算结果从原子尺度上解释了实验中观察到的优先界面结合行为。本研究可为金刚石/碳化硅复合材料界面优化及其在高性能热管理材料中的应用提供理论依据。
关键词：第一性原理计算；金刚石/碳化硅多孔复合材料；碳化硅的(111)晶面