氮摻雜ZrC和TaC結構和電子性質的第一性原理研究

作者：劉尚,劉士余,張碩鑫,嚴達利,余淺,任海濤,于彬,李德軍

摘要：為了研究氮(N)摻雜對難熔金屬碳化物ZrC和TaC的影響,本文運用第一性原理超原胞方法(SC)和虛晶近似方法(VCA)進行了研究。計算了摻雜不同濃度N原子的ZrC1-xNx和TaC1-xNx(0≤x≤1)難熔金屬碳氮化物的形成能、晶格常數、體積以及電子態密度。形成能計算結果表明ZrC1-xNx和TaC1-xNx的穩定性隨氮濃度的增大而增強;晶格常數和體積隨氮濃度的增大而減小,結構也越來越穩定;氮摻雜導致的電子態密度在深能級處的新峰隨著氮濃度的增大而變高,也表明結構更穩定。此外,比較相同N濃度下的ZrC1-xNx和TaC1-xNx,發現ZrC1-xNx的形成能更低,因此摻雜相同濃度的N時ZrC1-xNx更穩定。

發文機構：天津師范大學物理與材料科學學院

關鍵詞：金屬碳氮化物第一性原理雜質形成能電子結構Metal carbonitridesFirst-principlesImpurity formation energyElectronic structure

分類號： O469[理學—凝聚態物理]