高压下新型非金刚石等电子B-C-O亚稳相:B2CO5和B3CO3

刘丹,  高朋越

刘丹, 高朋越. 高压下新型非金刚石等电子B-C-O亚稳相:B2CO5和B3CO3[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20261148
引用本文: 刘丹, 高朋越. 高压下新型非金刚石等电子B-C-O亚稳相:B2CO5和B3CO3[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20261148
LIU Dan, GAO Pengyue. Novel Non-Diamond-like Isoelectronic B-C-O Metastable Phases under High Pressure: B₂CO₅ and B₃CO₃[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20261148
Citation: LIU Dan, GAO Pengyue. Novel Non-Diamond-like Isoelectronic B-C-O Metastable Phases under High Pressure: B₂CO₅ and B₃CO₃[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20261148

高压下新型非金刚石等电子B-C-O亚稳相:B2CO5和B3CO3

doi: 10.11858/gywlxb.20261148

Novel Non-Diamond-like Isoelectronic B-C-O Metastable Phases under High Pressure: B₂CO₅ and B₃CO₃

  • 摘要: 由于 B、C 和 O 等轻元素之间易形成较强的共价键,B-C-O 化合物被认为是探索和设计新型超硬材料的理想体系之一。本文采用CALYPSO结构预测方法,结合第一性原理计算,系统探究了高压下B-C-O 三元体系的稳定性,发现了两个新型亚稳态化合物 B2CO5 和B3CO3, 其中,B2CO5 的形成能距热力学凸包仅6 meV/atom。B2CO5 和B3CO3属于非金刚石等电子化合物,并具有新型成键方式:B2CO5 晶体结构由 <italic>sp</italic>²杂化的 CO3平面三角单元和 <italic>sp</italic>³杂化的 BO4四面体通过O原子共享的方式构成;而 B3CO3 晶体结构中包含由<italic>sp</italic>³杂化的BCO3四面体。力学性能分析表明,B₂CO₅ 在不同晶面内表现出明显的弹性各向异性,而 B3CO3 则在(001) 面保持弹性各向同性。硬度计算结果显示,B3CO3 的维氏硬度约为 36.4 GPa,具有潜在的超硬材料应用价值。电子结构计算表明,在25GPa压强下,B2CO5和B3CO3 均表现出宽带隙半导体特征PBE泛函计算得到的带隙分别为4.49eV和5.46eV(HSE06杂化泛函结果分别为6.77eV和7.07eV)。本研究丰富了 B-C-O 化合物的成键类型,并为高压条件下设计新型超硬材料提供了理论数据。

     

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  • 网络出版日期:  2026-10-27

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