新型超硬C_5N晶体结构及性能的第一性原理研究（英文）

通过使用在晶体结构预测方面成熟的粒子群优化算法,提出了6种化学计量比为5∶1的氮化碳新相。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究它们的结构、稳定性、机械性能和电子性质。计算结果表明,在提出的6种结构中,P62m-C_5N是能量最稳定的。弹性常数和声子谱计算表明,这些结构在0GPa时是机械稳定和动力学稳定的。电子计算显示,I4_1-C_5N是金属性的,而其他5种结构是半导体。维氏硬度计算表明,除I4_1-C_5N外,其余氮化碳都为超硬材料。通过形成焓计算,分析认为这6种结构能在目前实验所能达到的高压下合成(19~83GPa)。