在過(guò)渡金屬輕元素化合物中,尋找新的硬質(zhì)或者超硬材料是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn).目前尋找范圍多集中在過(guò)渡金屬硼化物、碳化物和氮化物等二元體系,三元相的研究則相對(duì)較少.本文以已知Nb₃B₃C和Nb₄B₃C₂結(jié)構(gòu)為模板,采用元素替代法構(gòu)建了29種TM₃B₃C (TM為過(guò)渡金屬元素)結(jié)構(gòu)和29種TM₄B₃C₂結(jié)構(gòu),采用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法,成功找到了熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及力學(xué)都穩(wěn)定的Ta₃B₃C和Ta4B₃C2兩種新相.結(jié)構(gòu)搜索計(jì)算確認(rèn)了這兩相為全局能量最優(yōu)結(jié)構(gòu).能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度的計(jì)算顯示這兩相均為導(dǎo)體,導(dǎo)電性主要源于Ta原子的d電子.這兩種新相的硬度大約為26 GPa,說(shuō)明Ta₃B₃C和Ta₄B₃C₂

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