固体薄膜弹性系数的第一性原理计算

摘要

因纳米薄膜晶体对称性的缺失,采用对称化的独立应变推导出了立方晶体(001)和(111)薄膜的弹性能,给出了第一原理计算纳米薄膜弹性模量的具体方案。以单质Al为例计算得到了体系的弹性系数随薄膜厚度、表面弛豫的变化关系。研究结果表明:新引入的弹性系数c12^α非零且为正值,证明了薄膜的体膨胀与垂直弛豫之间存在耦合。表面弛豫使得薄膜的弹性系数和表面弹性系数明显减小,表面弹性系数c11^α,s和c22^α,s均为负值,数量级与前人计算结果相同。