9月10日，我院数字孪生与智能制造技术研究所徐迟博士等在期刊《Journal of Alloys and Compounds》（2025年中科院大类二区，IF：6.3）发表题为“Interfacial bonding and electronic characteristics of CrN/3C-SiC heterostructures: A combined experimental and first-principles calculations study”的研究论文。徐迟为论文第一作者，南京航空航天大学王林锋副研究员与江汉大学胡家念副研究员为本文的通讯作者，盐城工学院为第一完成单位。

该研究论文为先进电子器件的界面工程提供了新的理论基础与应用策略。研究通过实验与第一性原理计算相结合的方法，深入揭示了CrN/3C-SiC异质结薄膜的界面结构及电子特性。在实验部分，研究团队利用物理气相沉积（PVD）技术在(001)取向的3C-SiC基底上外延制备了高质量的CrN薄膜。通过扫描电子显微镜（SEM）和高分辨透射电子显微镜（HRTEM）对截面形貌进行精确表征，明确验证了CrN与3C-SiC界面处化学键合的形成。在理论研究方面，基于实验启示，建立了多种原子层级的界面模型，涵盖了不同表面终止方式。系统开展了界面结合能分析、电荷密度差分、Bader电荷、电子局域函数（ELF）、态密度（DOS/PDOS）以及化学轨道哈密顿投影（COHP）等一系列基于密度泛函理论（DFT）的计算与分析。该研究揭示了CrN/3C-SiC异质结界面结构、成键机制、电子性质与界面强度之间的内在耦合关系，不仅为理解界面物理本质提供了重要理论依据，也为新一代基于CrN/3C-SiC异质界面的电子器件设计与优化提供了可行的工程策略。

Fig. 1. (a) FIB treatment of CrN-3C-SiC thin film, (b) Low-resolution cross-sectional TEM image of the CrN/3C-SiC thin film, EDS element mappings of thin film: (c) Cr, (d) N, (e) Si, and (f) C.

Fig. 2. calculations model of CrN/3C-SiC heterostructure thin film (a1) Initial structural model of CrN(001) and C-terminated 3C-SiC(001), (a2) Initial structural model of CrN(001) and Si-terminated 3C-SiC(001), (b1) N-doped C-terminated 3C-SiC(001) surface, (b2) N-doped Si-terminated 3C-SiC(001) surface, (c1) AA stacking model of CrN/3C-SiC interface, (c2) Bridge stacking model of CrN/3C-SiC interface, (d) Initial antiferromagnetic moment setting of CrN.

原文链接：

Chi Xu, Ziqi Cai, Linfeng Wang, Linzhen Zhou, Qian Lu, Chunwei Zhang,Wanfeng Sun, Jianian Hu, Zhendong Da, Interfacial bonding and electronic characteristics of CrN/3C-SiC heterostructures: A combined experimental and first-principles calculations study [J]. Journal of Alloys and Compounds, 1039 (2025) 182785, https://doi.org/10.1016/i.jallcom.2025.182785.