富硼化合物通常为潜在的超硬材料, 尽管之前的研究提出了 不同晶型的BN超硬材料, 但尚未发现超硬的富硼氮化物. 本文采用 基于粒子群优化算法的结构预测方法, 结合第一性原理计算, 对富 硼氮化物在压力下的稳定成分及结构进行系统研究. 结果表明, 在 B₄ N、B₆ N和B₈ N中, 硼原子都能够形成B 12 二十面体. 在0–20 GPa压 力范围内, B₆ N是热力学稳定的, 而B₄ N和B₈ N是亚稳的. 电子性质 计算表明, 预测的Cmca B₆ N和Immm B₆ N为半导体, 其他均为金属. 声子和弹性常数计算表明, 所有预测结构都具有动力学稳定性和 机械稳定性. 值得关注的是, B₄ N和B₆ N的维氏硬度分别为45和 42 GPa, 表明其为潜在的超硬材料. 此研究丰富了B-N体系相图, 并 为实验上探索超硬材料提供了丰富的理论指导.

中文翻译：

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新型超硬富硼氮化物在压力下

富硼化合物通常为潜在的超硬材料，尽管之前的研究提出了不同晶型的BN超硬材料，但尚未发现超硬的富硼氮化物。本文采用基于粒子群优化算法的结构预测方法，结合第一性原理计算，对富硼氮化物在压力下的稳定成分和结构进行系统研究。结果表明，在B ₄ N，B ₆ N和B ₈ N中，硼原子都能够形成B 12二十面体。在0–20 GPa压力力范围内，B ₆ N是热力学稳定的，而B ₄ N和B ₈ N是亚稳的。电子性质计算表明，预测的Cmca B ₆ N和Immm B ₆ N为半导体，其他称为金属。声子和弹性常数计算表明，所有预测结构都具有动力学稳定性和机械稳定性。值得关注的是，B ₄ N和B ₆ N的维氏硬度分别为45和42 GPa，表明其为潜在的超硬材料。此研究丰富了BN体系相图，并为实验上探索超硬材料提供了丰富的理论指导。