极端条件下 Ge3 N4的弹性性能、电子性质和相稳定性

摘要：

采用密度泛函理论框架下的平面波方法结合准谐近似，研究了 Ge3 N4的β相、w 相和γ相在高温高压条件下的力学稳定性、相变点、电子结构和弹性性质。结果表明：γ相的抗剪切能力最强、刚度最大、属于超硬材料，β相具有最小的体弹模量、杨氏模量和 G／B 值、因此韧性和延性最好；w 相和β相都属于延性相；而γ相则呈现出脆性，在30 GPa 后转变为延性材料。3种相都属于半导体，成键主要来自于 N-2p 轨道和 Ge-4s、Ge-4p 轨道的杂化；它们的结构能保持稳定是源于强烈的共价键；β相、w 相和γ相分别属于Γ-A 型、Γ-N 型间接带隙和直接带隙半导体。研究发现，β→w 相变对压强非常敏感，可以认为该相变是因压强的改变而引起的；w→γ相变伴随着晶胞体积的塌缩；同时，还成功地得到了β→w→γ相变的相界。

关键词：氮化物、态密度、能带、弹性模量

分类号：O521.2;O641(高压与高温物理学)

资助基金：国家自然科学基金U1204501，61475132，11304141，11475143

在线出版日期：2015-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：383-391