氮掺杂ZrC和TaC结构和电子性质的第一性原理研究

为了研究氮(N)掺杂对难熔金属碳化物ZrC和TaC的影响,本文运用第一性原理超原胞方法(SC)和虚晶近似方法(VCA)进行了研究。计算了掺杂不同浓度N原子的ZrC_(1-x)N_x和TaC_(1-x)N_x(0≤x≤1)难熔金属碳氮化物的形成能、晶格常数、体积以及电子态密度。形成能计算结果表明ZrC1xNx和TaC1xNx的稳定性随氮浓度的增大而增强;晶格常数和体积随氮浓度的增大而减小,结构也越来越稳定;氮掺杂导致的电子态密度在深能级处的新峰随着氮浓度的增大而变高,也表明结构更稳定。此外,比较相同N浓度下的ZrC_(1-x)N_x和TaC_(1-x)N_x,发现ZrC_(1-x)N_x的形成能更低,因此掺杂相同浓度的N时ZrC_(1-x)N_x更稳定。