Original title: Vliv nečistot na kohezi rozhraní v multivrstvách nitridů tranzitivních kovů
Translated title: The effect of impurities on the interface cohesion in multilayers in transition metal nitrides
Authors: Češka, Jakub ; Zelený, Martin (referee) ; Černý, Miroslav (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2022
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Tato práce se zabývá studiem multivrstev nitridů tranzitivních kovů pomocí prvoprincipiálních výpočtů. Studovány jsou tři konkrétní systémy AlN / TiN, AlN / VN a TiN / VN. Tyto systémy jsou studovány ve struktuře B1. Rozhraní je orientováno podél krystalové roviny (001). Hlavním cílem je objasnění vlivu nečistoty na kohezi multivrstev. Studovanou nečistotou je substituční atom O, který v nitridu nahradí atom N. Pro zmíněné systémy jsou predikovány preferované pozice substituce pro tři rozdílné koncentrace substitučních atomů. Tyto predikce jsou provedeny na základě energetické bilance substituce v různých pozicích. Podle výsledků se preferované pozice substituce mohou lišit pro rozdílné koncentrace kyslíku. Ve většině případů se preferované pozice nacházejí na rozhraní mezi nitridy. Pro systémy s nečistotou v preferované pozici jsou vypočteny hodnoty lomové energie pro různé lomové roviny ve směru (001). Vliv nečistoty na lomovou energii závisí na její koncentraci. V případě multivrstvy AlN / TiN bylo při vhodné koncentraci pozorováno zvýšení lomové energie nejslabšího článku multivrstvy. V ostatních případech se lomová energie vlivem přítomnosti nečistoty výrazně neměnila nebo se zhoršila. This work deals with the study of transtition metal nitride multilayers using first-principles calculations. Objects of this study are three particular systems AlN / TiN, AlN / VN and TiN / VN. Studied systems are in the B1 structure with an interface along the (001) plane. The main goal is to unravel the effect of impurity on cohesion in these multilayers. The impurity in question is a substitutional O atom replacing N in the lattice. Preferred positions of these substitutions are predicted for three different concentrations of substitution impurity. These predictions are based on the energy balance of substitutions in different positions. Resulting preferred positions within the multilayer may differ depending on the oxygen concentration. In most cases, the preferred position is at the interface between the two nitrides. For such systems with oxygen impurity in the preferred position a cleavage energy along several (001) planes is calculated. The effect of the impurity on the value of cleavage energy depends on its concentration. In the case of AlN / TiN multilayer, a suitable concentration of the impurity may increase the cleavage energy of the weakest link in multilayer compared to clean multilayer. In other cases the presence of impurity either causes a decrease in the cleavage energy or does not significantly affect its value.
Keywords: ab initio calculations; cleavage energy; density functional theory; nitride multilayers; substitution impurity; VASP; lomová energie; multivrstvy nitridů; prvoprincipiální výpočty; substituční nečistota; teorie funkcionálu hustoty; VASP

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/205220

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-502804


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses