Adsorption and Reaction of Water on the AlN(0001) Surface from First Principles

吸附 离解(化学) 材料科学 氮化物 分子 单层 空位缺陷 密度泛函理论 纤锌矿晶体结构 活化能 化学工程 化学物理 物理化学 结晶学 化学 计算化学 图层(电子) 纳米技术 有机化学 六方晶系 工程类
作者
Yafeng Chen,Xinmei Hou,Zhi Fang,Enhui Wang,Junhong Chen,Guoping Bei
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:123 (9): 5460-5468 被引量:26
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.8b11228
摘要

Aluminum nitride (AlN) with a combination of very high thermal conductivity and excellent electrical insulation properties exhibits wide applications. However, it is quite sensitive to a moist environment and hydrolyzes slowly in water. In this work, density functional theory was adopted to examine the atomistic reaction mechanism on the wurtzite AlN(0001) surface. The results indicate that water molecules are preferentially adsorbed at the top site of the AlN(0001) surface. The decomposition of adsorbed H2O into OH and H on the AlN(0001) surface occurs spontaneously without any energy barrier. However, a further dissociation reaction of OH into O and H has an energy barrier of 22.046 kcal/mol. The dissociation of H2O is strongly dependent on the H2O coverage when more water molecules are adsorbed. Ammonia (NH3) is determined as the dominant gas product at 4/9 monolayer H2O coverage, which will induce N vacancy (VN) formation in AlN ceramic. The VN will be occupied by O2– after geometry optimization and plays an acceleration role in the degradation of AlN by water. H2O adsorption and the formation of NH3 occur alternately with the H2O coverage increasing. An OH–Al–O layer is formed as a precursor of AlOOH after the first AlN bilayer is fully degraded. This work can guide the manufacture and application of AlN from the theoretical viewpoint.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
章鱼发布了新的文献求助20
1秒前
OK完成签到,获得积分10
1秒前
重要的如霜完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
尉迟富发布了新的文献求助10
2秒前
Melody完成签到,获得积分10
3秒前
bjc完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
算命先生完成签到,获得积分10
4秒前
小武发布了新的文献求助20
5秒前
公玉子和完成签到 ,获得积分10
6秒前
CcC完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
xwyuy应助自觉小笼包采纳,获得30
6秒前
算命先生发布了新的文献求助10
7秒前
小轩子完成签到,获得积分10
7秒前
ASD发布了新的文献求助10
8秒前
卡布达完成签到 ,获得积分10
8秒前
薛小飞完成签到 ,获得积分10
8秒前
大个应助小七采纳,获得10
8秒前
8秒前
十一完成签到,获得积分10
8秒前
Demons应助021采纳,获得10
9秒前
WangZ完成签到,获得积分10
9秒前
紧张的路人应助Lann采纳,获得30
9秒前
9秒前
纪元龙发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
田田田完成签到,获得积分10
10秒前
MLL发布了新的文献求助10
10秒前
研友_VZG7GZ应助Fafa采纳,获得10
11秒前
xkcat完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
13秒前
去有你的季节完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
化工安全与环保 1000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 800
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7652665
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9224020
关于积分的说明 19811416
捐赠科研通 7218607
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3279007
关于科研通互助平台的介绍 2439738
邀请新用户注册赠送积分活动 2278186