随着现代工业生产出现方兴未艾的形势,各种材料的供给量也与日俱增,对于应用超硬材料的条件也日渐严苛。寻找稳定性高、硬度大、耐腐蚀性强的潜在超硬材料成为了科学研究关注的热点。目前,科研人员主要通过过渡金属与B、C、N构成化合物以及B、C、N、O构成共价化合物这两种方式,以探寻能够打破金刚石与立方氮化硼局限性的超硬材料。本篇论文基于密度泛函理论的第一性原理研究了高压下ZrN₂、HfN₂以及BC₆N的结构与物理性质,为探索超硬材料提供了理论的依据。本文首先研究了0 GPa至100 GPa下ZrN₂的晶体结构、弹性性质、各向异性以及电子特性。在所研究的压强范围内,Zr N₂满足机械稳定性,且表现出良好的延性与塑性。在100 GPa时,该材料的体弹模量为662 GPa,剪切模量为213 GPa,杨氏模量为578 GPa,间接预测了ZrN₂在高压下是超硬材料。此外,计算的各向异性因子说明了ZrN₂在所研究的压强范围表现各向异性,且具有良好的金属性。接下来,本文对0 GPa至100 GPa下HfN₂的晶体结构、弹性常数、各向异性因子、态密度图进行了研究。通过研究表明HfN₂在压强范围内满足力学稳定性的标准。B/G与泊松比证实该材料具有良好的延性与塑性。在100 GPa时,HfN₂的体弹模量为752 GPa,剪切模量为347 GPa,杨氏模量为902 GPa,研究发现该晶体高压下是超硬材料。通过研究各向异性因子表明HfN₂在指定的压强范围内是各向异性的,态密度图表明具有金属性。最后,本文研究了C2221-B3N5相中用C原子取代部分B原子和N原子的oBC₆N相在0 GPa到50 GPa内的物理性质。晶体结构与弹性常数的研究表明了o-BC₆N在指定压强范围内是机械稳定的。通过计算B/G与泊松比表明该晶体具有良好的延性,且在高压下原子间的结合力是中心力。50 GPa下,体弹模量为497 GPa,剪切模量为175 GPa,杨氏模量为469 GPa。各向异性因子表明50 GPa内是各向异性的,能带图与态密度展现了其金属性。综上,可以推断ZrN₂、HfN₂以及o-BC₆N高压下是超硬材料。