【摘 要】
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利用第一性原理计算方法,研究了一系列的5d过渡金属TM(TM=Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt)存在磷化物但不存在相应的相似结构的氮化物的体系,成功预测两种有可能在高压条件下合成的过渡金属氮化物,即TaP2型(C2/m,No.12)的TaN2和WP型(Pnma,No.62)的WN.系统研究了两种过渡金属氮化物形成焓、弹性常数以及声子谱,分析得到它们能够保持结构的热力学稳定性.通过与他人的计算
【机 构】
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北京科技大学数理学院,北京市海淀区100083 清华大学材料学院,北京市海淀区100084
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利用第一性原理计算方法,研究了一系列的5d过渡金属TM(TM=Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt)存在磷化物但不存在相应的相似结构的氮化物的体系,成功预测两种有可能在高压条件下合成的过渡金属氮化物,即TaP2型(C2/m,No.12)的TaN2和WP型(Pnma,No.62)的WN.系统研究了两种过渡金属氮化物形成焓、弹性常数以及声子谱,分析得到它们能够保持结构的热力学稳定性.通过与他人的计算结果比较发现,压强在0-99GPa范围内TaP2型的TaN2比其他结构类型的TaN2更稳定1；压强在23-76GPa范围内WP型的WN比其他结构类型的WN更稳定2-3,且WN会发生一次二级相变.从态密度的计算结果得到两种过渡金属化合物都显示金属性,并且过渡金属的d轨道与氮元素的p轨道之间具有强烈的轨道杂化作用,能够形成很强的化学键.另外,计算了PtN2,IrN2,OsN2,WN,TaN2的分态密度,以分态密度为权重,过渡金属元素d轨道和氮元素p轨道占据态的平均能量的差值具有相同的趋势,都随着压强的增大逐渐减小,说明WN和TaN2与其他的5d过渡金属氮化物类似,有可能在高温高压的条件下合成.
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