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

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