高压下ZrN2晶体的结构、力学和电子性质的研究

作者：戴伟; 邵小倩; 冯全超; 陈艳^*; 肖循; 蒋再富

来源：长江大学学报(自然科学版), 2023, 20(06): 141-146.

DOI：10.16772/j.cnki.1673-1409.2023.06.006

• 第一性原理计算
• 过渡金属氮化物
• 结构演化
• 力学性能

采用第一性原理计算和粒子群优化结构搜索相结合的方法，深入研究了ZrN2化合物在0～100 GPa的结构演化、力学及电子性质，预测了两个新的具有C2/m和Pnma相的ZrN2化合物，首次发现了ZrN2化合物在17.6 GPa经历了C2/m→Pnma的压力诱导相变。计算得到的弹性常数和声子谱，表明C2/m-ZrN2和Pnma-ZrN2化合物都具有力学稳定性和动力学稳定性。电子能带结构的研究表明C2/m-ZrN2具有金属性质，Pnma-ZrN2是带隙为0.615 eV的半导体。本文预测的Pnma-ZrN2在0 GPa时的维氏硬度约为12.91 GPa,是潜在的硬质材料。ZrN2化合物在高压下的结构演化和性质的阐明，将为新型功能材料的合成和设计提供了参考。

• 单位
  荆楚理工学院; 数理学院