Введение. Ab initio изучение адсорбции атомов W, N и O на поверхности TiB2(0001)

Диборид титана (TiB2) является чрезвычайно твердой керамикой (25 ГПа), которая обладает отличной теплопроводностью, устойчивостью к окислению и высокой стойкостью к механической эрозии [1]. Такие свойства TiB₂ открывают широкую область его применения, в частности, высокотемпературные конструкционные материалы, режущие инструменты, электроды для наплавки металла и ремонта изношенных деталей [2, 3]. Тонкие пленки TiB₂ могут быть использованы в качестве покрытия для обеспечения износоустойчивости и коррозионной стойкости для основы деталей [3]. Несмотря на отмеченные выше достоинства TiB₂ имеет один недостаток, обусловленной его хрупкостью. Поэтому для повышения функциональных свойств и применений в состав композита на основе TiB₂ добавляют металлические и неметаллические компоненты [2]. Изучена роль отмеченных компонент на структуру и механические свойства TiB₂. Однако эффекты адсорбции вольфрама на нестехиометрических ультратонких слоях диборида титана, контролирующие термодинамические и электронные свойства системы типа W/Ti_xB₂(0001), еще не изучены.

Улучшение механических свойств поверхностного слоя материала может быть достигнуто структурированием поверхности в результате обработки лазерным излучением [4, 5]. В нашем случае процесс структурирования включает лазерное поверхностное легирование вольфрамом. Воздействие лазерной плазмы осуществляется на воздухе, поэтому на поверхности TiB₂ могут наблюдаться сопутствующие процессы хемосрбции азота и кислорода. Из первых принципов изучены адсорбция атомов W, N O на полярной поверхности Ti_xB_2-y(0001), содержащей в поверхностных слоях вакансии атомов Ti и B. Выполнены расчеты энергии адсорбции, структурных, и электронных свойств нестехиометрических атомных систем R/Ti_xB_2-y(0001) (R= W, N, O).