MoN-TaN 系统中亚稳固溶体与超晶格的稳定性和弹性：第一性原理研究
材料科学
2024-06-21 v1
摘要
采用 ab initio 计算，我们讨论了 MoN-TaN 固溶体以及作为另一种材料设计概念的类立方 MoN/TaN 超晶格的化学、力学和动力学稳定性。基于 MoN 和 TaN 低能量变体的六方型结构在整个成分范围内最为稳定。尽管亚稳，无序立方多晶型体在能量上显著优于其有序对应物。对以键长和键角表示的原子环境的深入分析表明，化学无序导致了（部分）对称性破缺，即无序立方结构向六方 NiAs 型相（MoN 的基态）弛豫。令人惊讶的是，超晶格架构也明显优于有序立方固溶体。我们表明，超晶格中的双轴相干应力打破了立方对称性，超越了简单的四方畸变，并导致了一种新的四方 相（空间群 P4/nmm），其形成能比 MoN 和 TaN 的对称稳定立方结构更负。与立方 TaN 不同， 在弹性和振动上是稳定的，而 -MoN 仅通过超晶格结构得以稳定。为了绘制弹性中的成分趋势，我们确立了各种 MoTaN 系统的力学稳定性，并找到了相应弹性张量的最接近高对称性近似体。根据估计的多晶模量，六方多晶型体被预测为极其坚硬，然而其延展性低于立方相和超晶格。基于能量学和弹性的稳定性趋势得到了电子态密度的证实。
引用
@article{arxiv.1703.07583,
title = {Stability and elasticity of metastable solid solutions and superlattices in the MoN-TaN system: a first-principles study},
author = {Nikola Koutná and David Holec and Martin Friák and Paul H. Mayrhofer and Mojmír Šob},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.07583},
year = {2024}
}