Prediction of a superhard high-pressure phase for CN: First-principles

材料科学 相(物质) 体积模量 带隙 化学计量学 剪切模量 热力学 复合材料 物理化学 化学 光电子学 有机化学 物理
作者
Chun Ying,Erjun Zhao,Lin Lin,Hong-Shuai Tao,Xiaokai Meng
出处
期刊:Modern Physics Letters B [World Scientific]
卷期号:36 (25) 被引量:1
标识
DOI:10.1142/s021798492250138x
摘要

The energetically favorable crystal structures for stoichiometric ratio as 1:1 (CN) are studied systematically based on the density functional theory combined with the particle-swarm optimization (PSO) method. The predicted favorite phase Pnnm-C 4 N 4 (Pnnm, No. 58) is in excellent agreement with the results of experimental and theoretical studies. The predicted Pnnm-C 4 N 4 phase exhibits the highest bulk modulus and shear modulus of 351 and 335 GPa, respectively. Those are comparable to that of 376 and 390 GPa for c-BN. The calculated phonon dispersions indicate that the Pnnm-C 4 N 4 phase is dynamically stable at ambient conditions, while others require high-pressure condition. The calculated DOS illustrates that the Pnnm-C 4 N 4 phase is an insulator with indirect band gap of 3.746 eV. Moreover, the high hardness of 54 GPa is estimated to the most stable Pnnm-C 4 N 4 phase, indicating it is a potentially superhard material.
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