KN$_3$和 RbN$_3$的结构、弹性及动力学性质：一项范德华密度泛函研究

我们报道了关于层状结构高能碱金属叠氮化物 KN$_3$和 RbN$_3$的结构、弹性、振动及热力学性质的详细第一性原理研究。所有计算均采用平面波赝势方法，分别在不包含和包含范德华相互作用的情况下进行。计算得到的基态结构性质在引入色散修正后得到了显著改善，这表明范德华相互作用在这些体系的物理性质中起着主要作用。利用这两种方法计算了四方晶系 KN$_3$和 RbN$_3$的弹性常数及相关体机械性质，发现这些化合物是机械稳定的体系。计算得到的弹性常数大小按 RbN$_3$ $<$ KN$_3$的顺序增加，意味着 KN$_3$具有更高的弹性刚度，这一事实也由 KN$_3$比 RbN$_3$具有更高的体积模量、剪切模量和杨氏模量所证实。此外，计算得到的弹性常数遵循不等式 C$_{33}$ $<$ C$_{11}$，这表明在叠氮化物晶格中，沿 a 轴的分子间相互作用数量多于沿 c 轴。我们提出了一种关联，将计算得到的弹性常数与金属叠氮化物的分解现象联系起来。实验报道的伽马点振动频率被本计算精确复现。此外，我们还给出了热容量等热力学性质，其与实验结果吻合良好。