[发明专利]一种MgO及掺杂MgO薄膜材料次级电子发射性能的预测方法

权利要求书

1.一种MgO薄膜材料次级电子发射性能的预测方法，其特征在于，基于第一性原理的密度泛函理论，分析MgO的不同晶面取向，通过计算MgO不同晶面的表面能和功函数预测薄膜材料次级电子发射性能。

2.按照权利要求1所述的一种MgO薄膜材料次级电子发射性能的预测方法，其特征在于，计算过程主要包括：首先构建MgO不同晶面的表面结构模型，然后进行结构优化，获得稳定结构后，进行相关电子结构特性计算，计算过程中Mg、O、原子参与计算的电子构型为：[Mg]2p⁶3s²、[O]2s²2p⁴。

3.按照权利要求1所述的一种MgO薄膜材料次级电子发射性能的预测方法，其特征在于，MgO不同晶面的表面结构模型的构建方法是：首先构建MgO晶胞，根据理想MgO晶胞立方晶系结构，及其隶属于的FM3M空间群，选取晶格常数a＝b＝c＝4.21nm,α＝β＝γ＝90°,利用Materials Studio建立具有立方对称性的MgO结构，半径大的O^2-作面心立方紧密堆积，形成n个八面体空隙和2n个四面体空隙，Mg²⁺填入全部的八面体空隙中，看起来像是两个分别由Mg²⁺和O^2-组成的面心立方结构，边长相互穿插形成的MgO结构；然后对构建好的MgO晶胞进行切面，建立具有n层的MgO表面结构模型，n是自然数，优选n＝8，形成三维周期结构，设置厚度为10-20nm的真空层。

4.按照权利要求1所述的一种MgO薄膜材料次级电子发射性能的预测方法，其特征在于，在计算中所用的晶格常数为一致认可的实验值，电子与电子间的作用力均采用LDA进行校正，平面波的截断能E_out＝450eV，迭代收敛精度为1.0×10^-9eV，原子间相互作用力不大于0.001eV/nm，原子的最大位移为0.05nm。使用Monkhorst Pack型K点处理布里渊区积分。

5.按照权利要求1所述的一种MgO薄膜材料次级电子发射性能的预测方法，其特征在于，MgO不同晶面的表面结构研究的结构参数的变化包括：各个晶面的表面能、功函数，分析得出晶面指数、表面能、功函数三者之间的关系，并以此判断MgO不同晶面的次级发射性能优劣，预测MgO中具有最佳次级发射性能的晶面。

6.一种掺杂MgO薄膜材料次级电子发射性能的预测方法，其特征在于，基于第一性原理的密度泛函理论，通过第一性原理投影增强波赝势技术，计算不同掺杂浓度的MgO体系的功函数和态密度的变化，对比预测判断其次级发射性能。

7.按照权利要求6所述的一种掺杂MgO薄膜材料次级电子发射性能的预测方法，其特征在于，计算过程主要包括：构建不同金属离子掺杂的MgO体块结构模型，用不同比例的金属原子取代Mg原子，然后进行结构优化，获得稳定结构后，进行相关电子结构特性计算。

8.按照权利要求6所述的一种掺杂MgO薄膜材料次级电子发射性能的预测方法，其特征在于，不同浓度的金属离子掺杂MgO研究的结构参数的变化包括：禁带宽度、费米能级的位置及态密度值、导带价带宽度和位置、掺杂后各晶面的功函数，并以此分析不同掺杂浓度的金属离子对MgO次级发射性能的影响，预测MgO薄膜次级发射性能最佳的掺杂浓度。