立方 SiC 中压力诱导的机械不稳定性：结构与电子性质

碳化硅因其极高的硬度和耐受性而被广泛应用于电子、陶瓷和可再生能源领域。在本研究中，我们研究了静水压力和单轴压力（包括压缩和拉伸）对 $3C$-SiC 结构和电子性质的影响。我们的分析基于使用高效紧束缚哈密顿量的原子分子动力学 (MD) 模拟，其准确性通过与密度泛函理论计算的对比得到了验证。此外，为了考虑核量子效应，我们采用了路径积分分子动力学模拟。结果表明，直接电子带隙随温度和压力发生显著变化，其中由于零点运动产生了约 80 meV 的重整化。在静水拉伸压力下，直接带隙 $E_{\Gamma}$ 在材料的机械稳定性极限（旋节线点，即体积模量 $B \to 0$ 处）消失。对于单轴压力，我们在约 90 GPa 的拉伸和压缩下均观察到不稳定性（杨氏模量 $Y \to 0$），此时 $E_{\Gamma} \to 0$。此外，我们分析了内能、晶格参数和键长的压力依赖性及其有限温度涨落，这些量在不稳定性点附近表现出异常。