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      高温高压合成的氮化物是一类用途广泛的材料。例如立方氮化硼就是世界上硬度排行第三的物质,其它的此类材料也具有非常高的硬度。氮化钽就是最近利用高温高压条件合成的一种具有高硬度和独特手感的材料。
      美国的研究者利用第一性原理研究了这种新材料的热力学和力学稳定性。他们指出在零压力下四方型的Ta2N3结构在能量上比正交型的要稳定,并预测四方型Ta2N3在7.7GPa会转换成斜方型。单晶弹性常数的计算结果显示正交型Ta2N3是力学不稳定的,因为其C66为一负值,但是少量的氧取代氮原子可以起到稳定Ta2N3的正交型结构的作用。

 

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第一原理计算的Ta2N3在不同晶体结构下的体积和能量 斜方和四方结构下Ta2N3的能量和体积的变化关系图

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第一原理计算所得的纯的和氧掺杂的Ta2N3的单晶弹性常数Cij(GPa),以及利用Hill近似得到的多晶体积模量B(GPa),剪切模量G(GPa),弹性模量E(GPa)和泊松比v

Ref: C. Jiang et al., Phys. Rev. Lett. 2009(103):185501

 

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