B-C-N體系的第一性原理研究.pdf

1、本論文對(duì)B-C-N三元體系進(jìn)行了第一性原理研究。本項(xiàng)研究不僅具有較為重要的理論研究?jī)r(jià)值，而且有著十分廣闊的應(yīng)用前景。 首先，簡(jiǎn)要介紹了B、C、N單質(zhì)及其B-C-N體系化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，此外，介紹了B-C-N體系的理論研究現(xiàn)狀和制備方法。 其次，介紹了密度泛函理論和量子化學(xué)計(jì)算方法。SIESTA(SpanishInitiativeforElectronicSimulationswithThousandsofAtoms)是

2、一種主要用于分子和固體的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算和從頭分子動(dòng)力學(xué)模擬的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序。使用SIESTA軟件對(duì)64原子的金剛石結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并通過改變晶胞參數(shù)計(jì)算了金剛石的能量，找到了體系的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。另外，對(duì)金剛石的體積彈性模量進(jìn)行了計(jì)算，并與其它的實(shí)驗(yàn)值與理論值進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值及其吻合。 最后，采用基于密度泛函理論下的第一性原理，采用GGA方法，交換關(guān)聯(lián)勢(shì)使用PW91函數(shù)，用超軟贗勢(shì)處理電子-離子的相互作用。在計(jì)算過程中，

3、總能量和應(yīng)力的計(jì)算使用具有閃鋅礦結(jié)構(gòu)的8原子單胞，動(dòng)能截?cái)嗄苋?10.00eV，k點(diǎn)取7×7×7。第一性原理的研究結(jié)果表明，所有7種BC2N都具有正的形成能，很容易發(fā)生相分離，生成金剛石和立方BN。具有的四方晶系的Ⅰ-BC2N、Ⅱ-BC2N晶體具有最低的總能量和最小的單胞體積，說明這兩種晶體的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較穩(wěn)定。此外，通過體積彈性模量和剪切模量的計(jì)算結(jié)果可知，Ⅰ-BC2N、Ⅱ-BC2N的體積和剪切模量均小于金剛石，大于立方氮化硼，說明其