高压下新型超硬富硼氮化物

• 作者: Aitor Bergara 于栋利 何巨龙 刘雯慧 周向锋 孙荣鑫 徐波 梁笑微 王林妍 田永君 袁智康 陈帅 高国英
• 来源期刊: 中国科学:材料科学(英文版)
• 学科: 工学
• 关键词: 超硬材料 机械稳定性 动力学稳定性 粒子群优化算法 热力学稳定 硼化合物 氮化物 二十面体
• 年，卷（期）: zgkxclkxywb_2020,（11）
• 页码范围: 2358-2364
• 页数: 7页
• 分类号: TQ163

摘要

富硼化合物通常为潜在的超硬材料,尽管之前的研究提出了不同晶型的BN超硬材料,但尚未发现超硬的富硼氮化物.本文采用基于粒子群优化算法的结构预测方法,结合第一性原理计算,对富硼氮化物在压力下的稳定成分及结构进行系统研究.结果表明,在B4N、B6N和B8N中,硼原子都能够形成B12二十面体.在0–20 GPa压力范围内,B6N是热力学稳定的,而B4N和B8N是亚稳的.电子性质计算表明,预测的Cmca B6N和Immm B6N为半导体,其他均为金属.声子和弹性常数计算表明,所有预测结构都具有动力学稳定性和机械稳定性.值得关注的是,B4N和B6N的维氏硬度分别为45和42 GPa,表明其为潜在的超硬材料.此研究丰富了B-N体系相图,并为实验上探索超硬材料提供了丰富的理论指导.