石墨烯增强SiC/Al界面结合的第一性原理研究

马志鹏1，张玉亭1，李岩2，周利锋1，朱永坤2 (1.黑龙江科技大学 材料科学与工程学院；2.东北石油大学 机械科学与工程学院)

摘要：为改善SiC/Al 界面结合强度，在其界面处引入石墨烯中间层作为增强相。采用第一性原理计算方法，建立了18 种Al/单层石墨烯/SiC(0001)-Si 和Al/双层石墨烯/SiC(0001)-Si 界面模型，分别研究单层石墨烯和双层石墨烯增强SiC/Al 的界面结合情况。结果表明：石墨烯增强后的SiC/Al 界面具有强界面特征，界面处Si 原子和Al 原子与石墨烯层C原子均以共价键与离子键的混合形式成键。其中，双层石墨烯增强SiC/Al 界面分离功最大值为6.23 J/m2，界面间距为2.15 Å；而单层石墨烯增强SiC/Al 界面最大值仅为4.41 J/m2，界面间距为2.15 Å。这表明双层石墨烯比单层石墨烯更能有效改善SiC/Al 界面润湿性，显著增强SiC/Al界面结合强度。

关键词：SiC/Al界面；石墨烯；电子结构；第一性原理；界面性质