氮化碳的相图与硬度

需要新型超硬材料，尤其是那些具有优异热稳定性和化学稳定性的材料，以替代金刚石。氮化碳 (C-N) 可能具备这些特性，甚至被预期比金刚石更硬，是极佳的候选材料。在此，我们报道了三种新的超硬且热力学稳定的氮化碳相。基于系统的演化结构搜索，我们报道了 C-N 系统在 0-300 GPa 下的完整相图，并分析了最硬的亚稳结构。令人惊讶的是，我们发现零压下，早先提出的石墨状-C3N4 结构 (P-6m2) 是动力学不稳定的，而基于 s-三嗪单元和 s-七嗪单元的最低能量结构具有相似的拓扑结构并属于同一空间群。