Thermodynamic Study of Adsorption Capacity between Metal Film and Optical Crystal: Adsorption Energy of Ni Films on LiNbO3 Substrates

Abstract

The growth of large areas of two-dimensional homogeneous graphene depends on the bond between the metal film, which acts as a catalyst, and the substrate material. The structural differences between the metal and the various anisotropic crystals make this growth method a challenge for the feasibility of growing graphene on optical crystals. In this paper, the evolution of the adsorption energy between nickel (Ni) films and Lithium Niobate (LiNbO3, LN) crystals is modelled under different thermal treatment environments by constructing a physical model of the temperature dependence of the adsorption energy between the two materials. With the aid of a series of simulated full annealing processes, the changes in adsorption energy at different temperatures were calculated. The results show that there are two “temperature windows” with target annealing temperatures of 700–800 K and 950–1050 K that prove to have high adsorption energies. This is of great guiding and practical significance for the direct transfer-free synthesis of graphene on LiNbO3 substrates.

Aproximación in sílico a la adsorción de etanol, etanal y ácido etanoico en la superficie (001) Ni(OH)2 mediante dinámica molecular

“…A pesar de que la variación de esta energía exhibe sutiles cambios en su magnitud, debemos señalar que la variación fue mínima (< 0.5 Ha) y que la misma se mantuvo dentro del mismo orden de magnitud. Este comportamiento puede ser explicado debido al modelo de simulación utilizado, el cual no es capaz de considerar interacciones entre todos los posibles productos secundarios de la reacción (C. Li et al 2018;Xu et al 2021). El modelo matemático para obtener la Eads (Ec.…”

“…Dónde: Eads es la energía de adsorción, Esis es la energía del sistema a la temperatura de trabajo, Es la energía de la superficie, Emol la energía de la molécula orgánica estudiada y n es el número de moléculas orgánicas presentes en el sistema (Xu et al 2021).…”