锰氮化物中压力稳定的平面 N4 环及其成键性质
材料科学
2021-11-04 v2 化学物理
摘要
锰氮化物应具有惊人的性质和预期应用,因为锰原子因其磁性、价态、高电子密度等而特殊,且化合物中的 N 原子形成不同的亚结构。用已有手段很难良好合成锰氮化物晶体,因此理论研究非常受欢迎。在本研究中,我们基于第一性原理计算系统考察了 0 至 100 GPa 下 Mn-N 化合物的化学计量相空间,并构建了高压磁相图。值得注意的是,在 40 至 100 GPa 压力范围内首次发现了具有平面 N4 环的富 N 相 MnN4。电子结构揭示该 N4 环由氮原子的 sp2 杂化驱动。该相的 Tc=1.6 K 且体模量 B=381 GPa,这使其作为硬质超导材料具有潜在意义。此外,我们重新总结了 MnN 化合物的相变序列:半导电 NM-zb 相(5 GPa)首先转变为金属性 AFM-NiAs 相(40 GPa),并进一步转变为更稳定的金属性 FM-rs 相。力学性质表明,共价相互作用对 Mn-N 化合物中富 N 结构的硬度有很大影响,而对富 Mn 结构几乎无影响。
引用
@article{arxiv.2107.09279,
title = {Pressure-stabilized Planar N4-ring and Bonding Properties in Manganese Nitrides},
author = {Li Li and Kuo Bao and Xingbin Zhao and Tian Cui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.09279},
year = {2021}
}