基于二十面体的新型B_(12)CN和B_(13)CN结构的第一性原理研究

以二十面体为基元的富硼化合物具有复杂多样的电子和机械性能.在本工作中,我们采用粒子群优化结构预测方法结合第一性原理计算,首次对二十面体基元的三元B_(12)CN和B_(13)CN化合物的晶体结构和性质进行了全面系统的研究.我们搜索得到了B_(13)CN和B_(12)CN化合物的新结构,其空间群均为Cmc21,与α-B的变体结构相比,新结构具有更优异的热力学稳定性.B_(12)CN的热力学稳定性和机械性能均稍逊于B_(13)CN.此外,B含量的微小差异造成了B_(12)CN与B_(13)CN两种三元化合物迥异的电学特性,即B_(13)CN具有半导体特性,而B_(12)CN具有空穴型导电特性.此外,在B_(12)CN与B_(13)CN系列新结构的拉伸过程中,由于二十面体的连续破坏和二十面体之间的连续断键造成的应力再增强、结构多级破坏和类蠕变变形等特殊变形机制也同样被揭示.