Comment on Two-dimensional porous graphitic carbon nitride C6N7 monolayer: First-principles calculations [Appl. Phys. Lett. 2021, 119, 142102]
最近，Bafekry等人[Appl.Phys.Lett. 119，142102（2021）]报道了他们关于新型C6N7单层的弹性常数的密度泛函理论（DFT）结果。他们预测C6N7单层的弹性模量非常软，为36.29 GPa，这对于碳氮化物2D晶格来说非常低。使用DFT计算，我们预测一个显着更高的弹性模量为267 GPa的单层。最大拉伸强度也被预测为20.5 GPa，揭示了C6N7单层的突出的机械性能。
2022-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Elastic constants of the II-IV nitride semiconductors MgSiN$_{2}$, MgGeN$_{2}$ and MgSnN$_{2}$
采用密度泛函理论计算了正交MgSiN $_{2}$、MgGeN $_{2}$和MgSnN $_{2}$的单晶弹性常数、多晶弹性模量和相关性质，并与相关的纤锌矿结构AlN、GAN和InN进行了比较.由于MgSiN $_{2}$、MgGeN $_{2}$或MgSnN $_{2}$的单晶弹性性质都没有实验研究，因此我们通过与AlN、GAN和InN的实验数据进行比较来确定计算的准确性。计算得到的MgSiN多晶$_{2}$弹性模量与实验值吻合较好。将示出MgSiN $_{2}$和MgGeN $_{2}$分别与AlN和GAN具有小的$xy$平面晶格失配，而同时比AlN和GAN两者显著更软。这表明MgSiN $_{2}$和MgGeN $_{2}$应该可以在AlN和GAN上生长而没有显著的晶格失配或应变。
2018-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic ferromagnetism in transition-metal doped germanium nitride: A first-principles study
采用第一性原理计算研究了过渡金属掺杂的$β$ -Ge_3 N_4的电磁性质。结果表明，替位式过渡金属杂质有团簇的倾向。V和Cr掺杂的Ge_3 N_4化合物为铁磁半导体，Mn和Fe掺杂的化合物为半金属铁磁半导体。
2010-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Universal effect of ammonia pressure on synthesis of colloidal metal nitrides in molten salts
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Interdisciplinary Materials Science Program, Vanderbilt University（范德堡大学交叉材料科学项目）；Department of Chemistry and James Franck Institute, University of Chicago（芝加哥大学化学系和詹姆斯·弗兰克研究所）；Department of Chemistry, Northwestern University（西北大学化学系）；Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室纳米材料中心）；Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Vanderbilt University（范德堡大学化学与生物分子工程系）
本研究提出在高压力下用熔融无机盐溶解金属卤化物和氨合成胶体金属氮化物纳米晶，克服了传统方法中溶剂和表面活性剂分解的问题，成功制备多种金属氮化物纳米晶。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Elastic and structural instability of cubic Sn3N4 and C3N4 under pressure
我们使用原位高压角色散X射线衍射测量，以确定在压力高达约26 GPa的立方氮化锡Sn3N4的状态方程。虽然我们没有发现任何结构相变的证据，我们的体积模量（B）的估计是145 GPa，远低于早期的理论估计和其他IV族氮化物。我们证实和理解这些结果与第四族氮化物的结构，弹性和振动特性的互补第一性原理分析，并预测Sn3N4的结构转变在更高的压力为88 GPa相比，早期的预测40 GPa。我们的立方氮化物的比较分析表明，立方C3N4的体积模量是最高的（379 GPa），而它是结构不稳定的，不应该存在于环境条件下。
2010-03-11 cond-mat.mtrl-sci
The New Nitrides: Layered, Ferroelectric, Magnetic, Metallic and Superconducting Nitrides to Boost the GaN Photonics and Electronics Eco-System
氮化物半导体材料GAN、AlN和InN及其合金和异质结构在过去30年中得到了广泛的研究，导致了几种技术上成功的光子和电子器件。就在过去的几年里，出现了许多新的氮化物材料，具有令人兴奋的光子，电子和磁性。一些例子是2D和层状hBN和III-V金刚石类似物cBN，过渡金属氮化物ScN，YN及其合金（例如铁电ScAlN），压磁GaMnN，亚铁磁Mn 4 N和外延超导体/半导体NbN/GAN异质结。本文综述了这些新的氮化物材料的迷人和新兴的物理和科学。它还讨论了它们在未来几代器件中的潜在应用，这些器件利用了基于氮化物半导体已经创建的晶体管，发光二极管和激光器的光子和电子器件生态系统。
2019-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Trends in Elasticity and Electronic Structure of Transition-Metal Nitrides and Carbides from First Principles
用密度泛函微扰理论研究了$B_1$结构过渡金属氮化物及其碳化物的弹性性质。弹性常数的线性响应结果与数值导数法所得结果吻合良好，也与实测数据一致。我们发现以下趋势：（1）对于金属组分或如果C被N取代，体模量$B$和四元剪切模量$G^{\prime}=(C_{11}-C_{12})/2$在周期表上的上方或下方增加，晶格常数$a_{0}$减小;（2）不等式$B > G^{\prime} > G > 0$适用于$G=C_{44}$ ;（3）$G$强烈地依赖于每个晶胞的价电子数（$Z_{V}$）。从$G$作为$Z_{V}$的函数的拟合曲线，我们可以预测MoN在$B_{1}$结构中是不稳定的，并且过渡金属碳氮化物（$e.g.$ ZrC $_{x}$ N $_{1-x}$）和双过渡金属碳化物（$e.g.$ Hf $_{x}$ Ta $_{1-x}$ C）在$Z_{V} \approx 8.3$处具有最大$G$。
2004-12-15 cond-mat.mtrl-sci
A Map of the Inorganic Ternary Metal Nitrides
在新的化学空间中进行探索性合成是固态化学的本质。然而，未知的化学空间可能很难导航，特别是当材料合成具有挑战性时。氮化物代表了这样一个空间，其中严格的合成限制限制了这类重要的功能材料的探索。在这里，我们采用一套计算材料发现和信息学工具来构建无机三元金属氮化物的大稳定性图。我们的地图聚类的三元氮化物到化学家族具有不同的稳定性和亚稳性，并突出了数百个有前途的新的三元氮化物空间的实验研究-从我们实验实现7个新的锌和镁基三元氮化物。通过从DFT计算的电子密度中提取固态键合的混合金属性、离子性和共价性，我们揭示了化学、组成和电子结构之间在控制三元氮化物材料大规模稳定性趋势方面的复杂相互作用。
2018-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Half-Metallic Ferromagnetism in Transition-Metal Doped Boron Nitride Nanotubes
研究了Ni六方密排纳米线掺杂的锯齿形氮化硼（BN）纳米管。掺杂的BN纳米管是具有实质磁性的铁磁金属。发现Ni纳米线与BN纳米管之间的相互作用产生了一些特殊的磁性，Ni掺杂BN（9，0）纳米管表现出半金属性质，当Ni掺杂量大于1.4e/晶胞时，纳米管可以转变为半金属性质。本征半金属行为可以通过两种不同的方式实现：一种是用较小的BN纳米管包覆Ni纳米线，即，BN（8，0）纳米管，另一种方法是采用静水压均匀压缩Ni掺杂BN（9，0）纳米管。
2004-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Atomic defects and dopants in ternary Z-phase transition-metal nitrides CrMN with M=V, Nb, Ta investigated with density functional theory
采用密度泛函理论研究了三元Z-相变金属氮化物CrMN（M=V，Nb，Ta）中的原子缺陷和掺杂。各种缺陷形成能的原生点缺陷和替代原子的其他金属元素，丰富的钢，以及进行评估。研究了其对热力学环境的依赖性，即生长Z相沉淀物的化学条件，并比较了不同的生长情况。所获得的结果可能有助于相关的实验原子尺度的分析结果，通过原子探针断层扫描或透射电子显微镜，从二元过渡金属氮化物的Z相的形成过程的理论建模。
2017-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic ground states of platinum metal nitrides
用密度泛函理论系统地研究了铂族氮化物各相的热力学稳定性。结果表明，对于Rh，Pd，Ir和Pt的氮化物，两种新的晶体结构，其中金属离子占据简单的四方晶格位置，在环境条件下具有较低的形成比任何先前提出的结构。相对于这些结构的稳定区域扩展到17 GPa的PtN2。计算表明，在此压力下的PtN2简单的四元结构是热力学稳定的相分离。进一步讨论了局部密度和广义梯度近似预测的绝对形成常数的不同值以及简单四斜晶系与黄铁矿或白铁矿结构之间的不同相对稳定性的事实。
2010-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Accessible Chemical Space for Metal Nitride Perovskites
本文通过多层级计算筛选3660种ABN₃组成，预测了12种稳定的金属氮化物钙钛矿，其具有显著电极化和低切换电场，有望用于铁电存储器。
2023-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Polycrystalline γ-boron: As hard as polycrystalline cubic boron nitride
用金刚石压痕法测量了γ-B多晶的维氏硬度。用超声波法测量了室温下多晶γ-B（B= 213.9GPa，G= 227.2GPa，E= 503.3GPa）的弹性性能。在20 N的加载力下，我们的测试给出了30.3 GPa的渐近硬度区域中的平均维氏硬度。测得的平均断裂韧性为4.1MPa m1/2。此外，我们还测量了多晶β-B和PcBN的硬度和弹性性能，以作比较。多晶γ-B的硬度和弹性性能与PcBN非常接近。结果表明，多晶γ-B是一种具有工业应用前景的超硬多晶材料。
2012-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Investigating the effects of local environment on nitrogen vacancies in high entropy metal nitrides
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
本文通过构建预测模型，研究了局部环境对高熵金属氮化物中氮空位形成能的影响，发现Hf邻近的空位形成能最大，且二元数据不足以预测复杂行为。
2025-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Advancing Antiferromagnetic Nitrides via Metal Alloy Nitridation
本文提出金属合金氮化技术制备高质量单晶反铁磁氮化物薄膜，并通过NV探针磁成像、X射线磁线二色性和输运测量证实其零净磁矩的反铁磁特性，为相关器件应用奠定基础。
2025-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Stressor-Layer-Induced Elastic Strain Sharing in SrTiO3 Complex Oxide Sheets
使用氮化硅应力源层可以在亚微米厚的单晶SrTiO 3片中引入精确选择的弹性应变。使用等离子体增强化学气相沉积沉积的保形应力源层在片材中产生与氮化物残余应力的大小一致的弹性应变。同步辐射X射线纳米衍射表明，应变引入的SrTiO 3片的顺序为10 - 4，匹配的弹性模型的预测。复合氧化物中弹性应变共享的这种方法允许在宽且连续的值范围内选择应变，这是在刚性衬底上的异质外延中无法实现的效果。
2020-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous thermal transport in metallic transition-metal nitrides originated from strong electron-phonon interactions
金属过渡金属氮化物（TMN）是一种具有广泛应用前景的导电陶瓷，其热输运特性在器件设计中具有重要意义。研究发现，金属TiN和HfN具有不同于普通金属和非金属TMN的反常热输运行为。它们具有非常大的固有声子热导率，主要是由于大的声光声子频率间隙。考虑声子-同位素散射和声子-电子散射后，声子热导率降低了两个数量级，同时也导致了声子热导率的非平凡的温度无关行为. TiN和HfN中均存在嵌套费米面，这导致了强烈的电子-声子耦合，严重损害了声子和电子的输运。声子成分在总热导率中所占的比例异常大，在300 K时TiN为29%，HfN为26%。薄膜的结果也表明，声子热导率可以有效地限制尺寸。我们的研究结果提供了对金属TMN中的热传输的深入理解，并扩展了金属热传导理论的范围。
2020-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic excitation of transition metal nitrides by light ions with keV energies
我们研究了特定的电子能量沉积的质子和He离子与keV的能量在不同的过渡金属氮化物的技术利益。从两个不同的飞行时间离子散射装置获得的数据，并显示出良好的协议。对于质子与轻氮化物，即TiN，VN和CrN相互作用，发现每个原子非常相似的停止截面，这与文献数据的N2气体的初级能量<= 25 keV。在具有来自第5和第6周期的金属成分的化学上相当类似的氮化物（即ZrN和HfN）的情况下，测量的电子停止截面超过对于分子N2气体所观察到的。对于He离子，发现在所有氮化物中的电子能量损失显著高于N2气体的等效数据。此外，观察到的特定的电子能量损失的速度比例的偏差。与质子和He离子的密度泛函理论的预测比较，后者的射弹产生高的表观效率的电子激发的目标。这些发现被认为是指示的贡献，除了电子空穴对激发，如电子捕获和损失过程的弹丸或促进靶电子在原子碰撞的其他机制。
2020-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical properties of ultra-hard nanocrystalline cubic boron nitride
采用透射电子显微镜和微纳压痕技术研究了块体纳米晶立方氮化硼的纳米结构和力学性能。所获得的硬度，弹性性能和断裂韧性的数据清楚地表明，纳米cBN属于一个家庭的先进超硬材料。
2019-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Liquid-Metal-Enabled Synthesis of Aluminum-Containing III-Nitrides by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy
针对富铝氮化物薄膜结晶质量差、p型掺杂难的问题，提出液态金属赋能的等离子体辅助分子束外延法，实现了高结晶质量、高掺杂的含铝氮化物薄膜生长，为高性能光电器件提供支撑。
2016-02-03 cond-mat.mtrl-sci
On the compressibility of the transition-metal carbides and nitrides alloys Zr_xNb_{1-x}C and Zr_xNb_{1-x}N
采用第一性原理全势线性缀加平面波方法，在局域密度近似下研究了岩盐结构中的4d过渡金属碳化物（ZrC，NbC）和氮化物（ZrN，NbN）及其三元合金。这些材料非常重要，因为它们具有有趣的机械和物理特性，这使它们适用于许多技术应用。在这里，通过使用一个简单的理论模型，我们估计的体积模量的三元合金Zr $_x$ Nb $_{1-x}$ C和Zr $_x$ Nb $_{1-x}$ N的体积模量的终端成员单独。计算结果与第一性原理计算的结果相当。
2017-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Optical properties of Metallic Nitride: A comparative study between the MN (M=Al, Ga, In, Tl) monolayers
用密度泛函理论研究了金属氮化物（MN）单分子膜的电子和光学性质。在大多数这些单层中，金属原子的电子密度远高于氮化物原子的电子密度，并且在M-N键中发现离子键、共价键和金属键，从而产生迷人的电子和光学性质。的光学带隙变化从几乎$0.0$到$3.0$ ~eV的MN单层取决于金属和氮化物原子之间的键类型，以及周围的费米能的轨道的类型的贡献。计算了MN单分子膜的介电函数、激发光谱、折射率、反射率和电导率等光学性质。发现在低光子能量下，激发能和静态介电常数与带隙成反比。具有大带隙的MN单分子膜具有良好的可见光功能，而具有较低带隙的MN单分子膜被发现在红外区域是活跃的。此外，它示出的MN单分子膜的光学性质表现出较强的各向异性相对于入射光的偏振。因此，我们对MN单层的光学性质的研究结果表明，它们可能是有益的光电子器件的应用。
2022-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Elastic and plastic deformation of graphene, silicene, and boron nitride honeycomb nanoribbons under uniaxial tension: A first-principles density-functional theory study
本研究的弹性和塑性形变的石墨烯，硅烯，氮化硼（BN）蜂窝纳米带在单轴拉伸下确定其弹性常数，并揭示有趣的功能。在弹性范围内的拉伸过程中，电子和磁性可以强烈地改变。特别是，它示出的带隙的一个特定的扶手椅nanoriginates在应变和最高价和最低的导带被线性化下被关闭。这样，即使在半导体纳米晶体中也可以获得无质量的狄拉克费米子行为。在塑性形变下，蜂窝结构不可逆地改变，并提供许多新的结构和功能。笼状结构，甚至悬浮的原子链可以在两个蜂窝状薄片之间衍生。本工作阐述了最近的实验[C. Jin，H.兰湖，澳-地彭，K. Suenaga和S. Iijima，Phys. Rev. Lett. 102，205501（2009）]，从石墨烯衍生碳链。此外，从BN和Si纳米带的原子链的类似的形成进行了预测。
2010-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valence electron concentration- and N vacancy-induced elasticity in cubic early transition metal nitrides
本文通过 DFT 计算和纳米压痕实验系统研究了立方过渡金属氮化物中氮空位浓度与价电子浓度对弹性的影响，发现 VNx 因空位诱导的各向异性变化和键强升高而出现弹性模量异常增加 11%。
2023-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Perspective on descriptors of mechanical behavior of cubic transition-metal carbides and nitrides
本文针对立方岩盐型TMC/Ns，指出仅靠VEC描述其稳定性与力学行为存在局限，主张引入组分差异描述符、半经验模型及VEC的键型分解以提升预测能力。
2024-04-26 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of structure, energetics, formation enthalpy, elastic constants, polarization, and piezoelectric constants of AlN, GaN, and InN: comparison of local and gradient-corrected density-functional theory
采用平面波超软赝势方法，在交换相关泛函的LDA（局域密度）和GGA（广义梯度）近似下，从密度泛函理论中的第一性原理预测了氧化锌和纤锌矿III-V族氮化物AlN、GAN和InN的许多不同的体性质。除了结构和凝聚力，我们还研究了形成hoppies（预测缺陷溶解度和表面稳定性的关键成分），自发极化和压电常数（纳米结构建模的中心参数）和弹性常数。我们的研究证实了这两种密度泛函方法在描述III-V族氮化物（以及母种N $_2$、Al、Ga和In）的不同性质方面的相对优点，并使我们得出结论，与高精度技术（如多投影仪超软赝势或现代全电子方法）相关联的GGA近似在III-V族氮化物的研究中是优选的。
2000-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Möbius boron-nitride nanobelts interacting with heavy metal nanoclusters
本研究利用xTB半经验紧束缚方法比较Ni、Cd、Pb纳米团簇与普通及Möbius型氮化硼纳米带的作用，发现Möbius结构增强结合，Ni呈化学吸附而Cd、Pb为物理吸附。
2023-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Semiconducting (Half-Metallic) Ferromagnetism in Mn(Fe) Substituted Pt and Pd Nitrides
利用基于密度泛函理论的第一性原理计算，我们提出了一类迄今尚未探索的稀磁半导体和半金属。在这里，我们研究了最近合成的$ 4d $和$ 5d $过渡金属二氮化物的电子性质。特别是，我们解决Mn和Fe取代PtN $_2$和PdN $_2$。结构弛豫表明，所得到的有序化合物Pt $_{0.75}$（Mn，Fe）$_{0.25}$ N $_2$和Pd $_{0.75}$（Mn，Fe）$_{0.25}$ N $_2$保持母体化合物的立方晶体对称性。在取代时，所有化合物都表现出长程铁磁有序。虽然Pt $_{0.75}$ Mn $_{0.25}$ N $_2$和Pd $_{0.75}$ Mn $_{0.25}$ N $_2$都是半导体，但Fe取代导致两种母体材料的半金属行为。
2011-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Strain and crystal field splitting inversion in III-Nitrides
自90年代以来，纤锌矿相III族氮化物（AlN，GAN，InN）由于其在光电子学中的成功应用而引起了人们极大的兴趣。在本文中，我们进行了全面的研究AlN，GAN和InN的结构弹性和电子性质的混合和传统的密度泛函理论，提出了比较的特点，三个化合物。我们进行了直接比较的电子结构的功能，包括顶部价带的反转与负晶场分裂和它的关系的AlN系统上的受主掺杂的挑战。通过确定弹性常数和杨氏模量，我们提供了一个简单的模型来连接与参数$u$相关的变形能和有效晶场分裂，显示了内部应变和晶场分裂之间的直接关系。
2021-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of CrNF: the first half-metallic ferromagnet nitride fluoride mimicking CrO2
基于不同的共价与离子化学键和等电子金红石CrO 2，CrNF提出从有序的金红石衍生物结构进行充分的几何优化。由结合能确定的基态结构为MgUO 4型，其特征为Cr-N键距离短，Cr-F键距离长。与CrO 2一样，它是一种半金属铁磁体，每个分子式单位具有M = 2玻尔磁子整数磁化强度，少数自旋处的带隙减小。磁响应压力的主要差异表征CrNF作为一个软铁磁体与硬磁CrO 2。化学键合性质指向占主导地位的共价Cr-N与离子Cr-F键合。提出并分析了两种不同协议下的综合路由。
2014-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Giant perpendicular magnetic anisotropy in Fe/III-V nitride thin films
过渡金属薄膜中大的垂直磁各向异性（PMA）为实现纳米磁性的有趣物理和发展广泛的自旋电子学应用提供了途径。经过几十年的探索，过渡金属薄膜的PMA能级尺度仍然只有1 meV左右。这种限制已经成为超密度存储和存储设备发展的主要瓶颈。通过第一性原理计算，我们在III-V族氮化物的$(000\bar{1})$ N端表面上的Fe薄膜生长中发现了前所未有的PMA。PMA范围为24.1 meV/u.c.在Fe/BN中，至53.7meV/u.c。在Fe/InN中。$x^2-y^2$和$xy$轨道之间的对称性保护简并以及自旋轨道耦合对它的提升起着主导作用。因此，Fe/III-V氮化物薄膜中的PMA由自旋轨道耦合的一阶微扰主导，而不是常规过渡金属/氧化物薄膜中的二阶微扰。这种改变游戏规则的情况也将在过渡金属/氮化物界面上开辟一个新的磁性领域。
2018-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Boron Nitride Nanosheets for Metal Protection
虽然石墨烯的高不渗透性使其成为抑制金属氧化和腐蚀的优异屏障，但石墨烯可以与底层金属形成原电池，长期促进金属的腐蚀。具有类似不可渗透性的氮化硼（BN）纳米片可能是作为保护屏障的更好选择，因为它们比石墨烯更热和化学稳定，更重要的是，由于它们的电绝缘性，不会引起电化学腐蚀。在这项研究中，通过化学气相沉积生长的商业BN纳米片作为金属上的保护涂层的性能进行了研究。在250 °C下在空气中加热覆盖有BN纳米片的铜箔超过100小时导致比在相同条件下加热2小时的裸铜箔显著更少的氧化。电化学分析表明，BN纳米片涂层可以增加开路电位，并可能减少下面的铜箔在氯化钠溶液中的氧化。这些结果表明，BN纳米片是一个很好的候选人的氧化和腐蚀保护，虽然导电原子力显微镜分析表明，保护的有效性依赖于BN纳米片的质量。
2015-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Determination of Carrier Polarity in Fowler-Nordheim Tunneling and Evidence of Fermi Level Pinning at the Hexagonal Boron Nitride / Metal Interface
六方氮化硼（h-BN）是二维异质结构器件的重要绝缘衬底，具有与SiO2相当的高介电强度。在这里，我们报告了它们的物理性质的两个明显差异。第一个是费米能级钉扎发生在金属/h-BN界面，不同于在金属/SiO2界面。第二个是Fowler-Nordheim（F-N）隧穿h-BN的载流子是空穴，这与SiO2的情况下的电子相反。这些独特的特性通过在石墨烯/h-BN/金属异质结构器件中的I-V测量借助于数值模拟来验证，其中石墨烯的势垒高度可以由背栅电压调制，这是由于其低的态密度。此外，从使用各种金属的系统研究中，证实了空穴F-N隧穿电流是一般特性，因为金属的费米能级被钉扎在距离h-BN的导带顶部约3.5 eV的小能量范围内，钉扎因子为0.30。在h-BN/金属界面处的准确能带对准为2D异质结构器件提供了实用知识。
2018-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic two-dimensional transition-metal nitride Co$_2$N$_2$ layer with high N$\rm \acute{\textbf e}$el temperature and Dirac fermions
该研究基于第一性原理计算设计并验证二维M$_2$N$_2$（M=Ti、Co），发现Co$_2$N$_2$为兼具474 K高Néel温度与Fermi能级Dirac点的反铁磁半金属。
2025-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Transition metal nitride thin films deposited at CMOS compatible temperatures for tunable optoelectronic and plasmonic devices
过渡金属氮化物在等离子体和光电子器件中的应用受到了极大的关注。然而，沉积温度仍然是将过渡金属氮化物作为等离子体材料集成在CMOS制造工艺内的重要障碍。采用高功率脉冲磁控溅射法（HIPIMS）制备了以氮化钛和氮化铌为基体的二元、三元和层状过渡金属氮化物薄膜。在HIPIMS工艺中实现的增加的等离子体密度允许在小于300°C的CMOS兼容温度下沉积高质量等离子体薄膜。薄膜被沉积在一系列工业相关的衬底上，并在紫外到可见光谱范围内显示可调谐的等离子体频率。薄膜质量与沉积工艺的可扩展性相结合，表明氮化物膜的HIPIMS沉积是工业上可行的技术，并且可以为下一代等离子体和光电子器件的制造铺平道路。
2020-05-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The Winner Takes It All: Carbon Supersedes Hexagonal Boron Nitride with Graphene on Transition Metals at High Temperatures
高质量六方氮化硼（h-BN）的生产对于基于二维（2D）材料的器件的最终性能至关重要，因为它是关键的2D封装材料。在这里，报道了在过渡金属上制备高质量h-BN的决定性指导方针：从h-BN相关工艺中排除碳是至关重要的。否则，由于碳的结合能较大，碳优于硼和氮，因此在高温退火后在金属上形成石墨烯。我们证明了表面反应辅助的转化从h-BN到石墨烯的高温处理。热解温度Tp是h-BN/金属的重要质量指标。当温度低于Tp时，h-BN层的质量在退火时得到改善。当退火温度高于Tp时，在无碳条件下，h-BN分解并且氮比硼更容易从表面解吸，最终导致清洁的金属表面。然而，一旦h-BN层暴露于碳，石墨烯在高温状态下在Pt（111）上形成。这不仅为在过渡金属上制备高质量的h-BN材料提供了一个不可缺少的原则（避免碳），而且为在Pt（111）上从h-BN到石墨烯的表面反应辅助转化提供了一种简单的方法。
2022-10-13 cond-mat.mtrl-sci
From Amorphous to Amorphous-Crystalline Mixed-Phase Boron Nitride: Evolution of the Thermal and Elastic Properties
Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所）；Faculty of Physics, Autonomous University of Barcelona（巴塞罗那自治大学物理系）；Universite Claude Bernard Lyon 1, CNRS, LMI, UMR 5615（里昂第一大学）；Faculty of Physics and Astronomy, Adam Mickiewicz University（亚当密茨凯维奇大学物理与天文学院）；International Iberian Nanotechnology Laboratory（伊比利亚纳米技术国际实验室）；ICREA（加泰罗尼亚高级研究院）
研究非晶态氮化硼到非晶-晶态混合相氮化硼热学和弹性质演变。通过化学气相沉积合成薄膜，利用多种手段研究其结构转变及相关性质变化，发现热导率和杨氏模量随结晶度变化规律，杂质和成分可调节性质以用于多领域。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Efficient magnetization switching driven by orbital torque originating from light 3d-transition-metal nitrides
Research Center for Magnetic and Spintronic Materials (CMSM), National Institute for Materials Science (NIMS)（物质材料研究机构（NIMS）磁性自旋电子材料研究中心）；Faculty of Electrical Engineering and Electronics, Kyoto Institute of Technology（京都工艺纤维大学电气电子工程学院）
利用轻3d过渡金属氮化物VN的轨道霍尔效应实现高效磁化开关，展示了[Co/Pt]3多层结构的高扭矩效率。
2026-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Secondary Phase Limited Metal-Insulator Phase Transition in Chromium Nitride Thin Films
氮化铬（CrN）是一种众所周知的硬质涂层材料，由于其高硬度、高温稳定性和耐腐蚀性能，已在耐磨和耐磨损的切削工具、轴承和摩擦学应用中得到应用。近年来，CrN由于其高的热电功率因数以及其独特且有趣的金属-绝缘体相变也引起了极大的兴趣。虽然CrN大块单晶在~260- 280 K时表现出特征性的金属-绝缘体转变，伴随着结构（正交-岩盐）和磁性（反铁磁-顺磁）转变，但在薄膜CrN中观察到的这种相变很少，并且存在很大争议。在这项工作中，第二金属Cr 2 N相的形成过程中的生长被证明抑制观察的金属-绝缘体相变在CrN薄膜。当沉积过程中的Cr-通量降低到临界极限以下时，获得了可再现地表现出相变的外延和化学计量的CrN薄膜。退火的混合相膜内还原NH3环境中的Cr 2N转化为CrN，和电阻率在~ 277 K出现的不连续性，这支持了基本的假设。CrN薄膜中金属-绝缘体转变的争议背后的起源的清楚证明标志着重大进展，并将使其纳米级器件的实现。
2022-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Work-Function-Dependent Reduction of Transition Metal Nitrides in Hydrogen Environments
本研究揭示功函数是决定过渡金属氮化物在氢环境中还原性的关键参数，提出H*优先结合金属原子抑制脱氮，为预测氢保护涂层稳定性提供新视角。
2024-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional binary transition metal nitride $M$N$_4$ ($M$ = V, Cr, Mn, Fe, Co) with a graphene-like structure and strong magnetic properties
本文基于第一性原理计算设计菱形和方形两种平面 $M$N$_4$ 单层，揭示其稳定机制及 3$d$ 轨道分裂诱导的可调强磁性，并预测方形 CoN$_4$ 具有 321 K 室温铁磁性。
2022-10-03 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of the piezoelectric tensor d of III-V nitrides
我们报告直接的第一性原理密度泛函计算的压电张量$\tensor{d}$相关的极化施加应力的二元化合物AlN，GAN，和InN。$\tensor{d}$的值是相当敏感的交换相关功能的选择，结果都提出了局部密度和梯度近似。与实验和预测值间接从弹性和e-piezoconstant张量的比较。
2002-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Thin Film Synthesis, Structural Analysis, and Magnetic Properties of Novel Ternary Transition Metal Nitride MnCoN2
本研究合成了仅含过渡金属与氮的新型三元氮化物MnCoN₂薄膜，表征其为阳离子无序岩盐结构、表面对氧敏感、10K以下为倾斜反铁磁基态，填补了纯过渡金属三元氮化物的合成空白。
2024-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Kagomerization of transition metal monolayers induced by two-dimensional hexagonal boron nitride
该研究通过第一性原理证明，六方氮化硼覆盖层可诱导过渡金属单层重构为kagome晶格，并稳定拓扑磁孤子，展示了h-BN主动调控材料结构和磁性的潜力。
2023-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Realization of 2D Crystalline Metal Nitrides via Selective Atomic Substitution
二维过渡金属氮化物（TMN）是二维材料家族中的新成员，具有广泛的应用。特别地，TMN的高度结晶和大面积薄膜对于在电子和光电子器件中的应用具有潜在的前景;然而，这种TMN的合成尚未实现。本文报道了利用层状MoS_2晶体的原位化学转化法合成大面积、高质量的纳米级Mo_5N_6晶体。用透射电子显微镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱学对合成的Mo 5 N6晶体的结构和质量进行了表征。Mo 5 N6晶体的大的横向尺寸是从用于转换的MoS 2晶体继承的。原子力显微镜表征显示Mo 5 N6晶体的厚度减小到MoS 2晶体的1/3左右。电学测量表明，所获得的Mo 5 N6样品是具有高电导率（~ 100 Ω sq-1）的金属，其与石墨烯相当。这种一般方法的多功能性证明了通过扩展的方法来合成W5 N6和TiN。我们的策略提供了一个新的方向，准备二维TMN所需的特性，打开了一扇门，研究基础物理和促进下一代电子产品的发展。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Defect Engineered Hexagonal-Boron Nitride Enables Ionic Conduction for Lithium Metal Batteries
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
针对锂金属负极枝晶与界面不稳定问题，提出通过氩离子辐照对六方氮化硼界面层进行缺陷工程改造，在保持电绝缘的同时提升离子传导，实现无枝晶长循环并大幅缓解多硫化物穿梭效应。
2025-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of anti-perovskite-type carbides and nitrides from metal oxides and melamine
通过金属氧化物与有机化合物三聚氰胺（C3H6N6）反应，合成了ZnNNi 3、ZnCNi 3、SnNCo 3和SnCCo 3四种反钙钛矿型化合物。通过选择不同的反应温度和标称氧化物与三聚氰胺的比率，选择性地合成ZnNNi 3和ZnCNi 3。首次采用三聚氰胺法合成了SnNCo3。电阻率，磁化强度和热容量的测量表明，SnNCo3是一种相关的金属，在费米能级具有高密度的状态。我们的研究结果表明，这种可行的合成路线使用三聚氰胺是有用的，在寻找复杂的金属碳化物和氮化物向新型功能材料。
2019-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
OH terminated two-dimensional transition metal carbides and nitrides (MXenes) as ultralow work function materials
MXene是一组二维过渡金属碳化物和氮化物，在能量存储和电子器件中提供许多潜在的应用。作为设计新型电子器件的重要参数，我们采用第一性原理计算研究了裸MXene及其带有F、OH和O化学基团的功能化MXene的功函数。根据我们的计算，结果表明，OH封端的MXene达到1.6和2.8 eV之间的超低功函数。此外，取决于过渡金属的类型，F或O官能化影响功函数的增加或减少。我们发现，功能化后的功函数的变化与表面偶极矩的变化呈线性相关。结果表明，F或O封端的MXene的功函数由两个因素控制：由F/O和衬底之间的电荷转移引起的诱导偶极矩，以及在官能化后由表面弛豫引起的总表面偶极矩的变化。然而，在OH封端的MXene的情况下，除了这两个因素之外，OH基团的固有偶极矩在确定总偶极矩中起重要作用，因此证明其超低功函数是合理的。
2015-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Metal adatoms on graphene and hexagonal boron nitride: Towards the rational design of self-assembly templates
金属衬底上周期性波纹状外延石墨烯和六方氮化硼（h-BN）被认为是纳米颗粒阵列自组装的前景模板。通过第一性原理计算，我们确定了金属原子在石墨烯和六方氮化硼表面的结合能和扩散激活势垒。所观察到的化学趋势可以理解的电荷转移和共价键之间的相互作用，涉及吸附原子d电子。我们进一步研究了金属基底的电子效应，发现基于石墨烯的周期性波纹模板与金属/石墨烯界面处的强相互作用相结合最适合于高度规则的纳米颗粒阵列的自组装。
2010-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A comparative study of the physical properties of layered transition metal nitride halides MNCl (M = Zr, Hf): DFT based insights
ZrNCl和HfNCl属于一类层状过渡金属氮化物卤化物MNCl（M= Zr，H）。它们的空间群为R-3 m（No-166），晶体结构为菱面体。这两种材料都显示出有前途的半导体行为。最近的研究表明，它们的多功能性作为半导体，也作为超导体时，插入碱金属。本文深入探讨了这两种半导体晶体的力学、光学和电学性质。在局域密度近似下，采用基于第一性原理密度泛函理论（DFT）的计算方法（在HfNCl的情况下，采用适当的U作为能隙计算），对两种材料的弹性常数、各向异性、电子态密度、能带结构、光学光谱进行了比较研究。HfNCl比ZrNCl更易加工，并且如较低的德拜温度所示相对较软。ZrNCl具有更强的分层性，因此它表现出脆性。HfNCl具有较大的带隙。ZrNCl是一种较好的紫外线反射剂。另一方面，HfNCl是良好的紫外线吸收剂。这两种材料在结构、电子能量色散和光学参数方面都是各向异性的。总体而言，各向异性的程度是更突出的ZrNCl相比，在HfNCl。讨论了ZrNCl和HfNCl半导体的可能应用领域。
2022-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of Matlantis and VASP bulk formation and surface energies in metal hydrides, carbides, nitrides, oxides, and sulfides
本文对比 Matlantis 与 VASP 对多类金属化合物能量的预测，发现其体相形成能和表面能存在系统偏差，但仍可较好描述第一性原理结果。
2023-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced phonon frequency shifts in transition-metal nitrides
我们报告的第一个实验上的高压声子谱的过渡金属氮化物HfN，ZrN，和NbN，通过拉曼散射测量。两个明显的带，这是在声子谱的低频约200厘米$^{-1}$和光学部分在高频约550厘米$^{-1}$的声学部分，分别有关，随着压力的增加，移动到高频值。结果的分析，使我们能够重现实验压力的ZrN和NbN的超导转变温度$T_{c}$的依赖性。
2004-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
First principles second harmonic generation of transition metal dichalcogenides and boron nitride alloys: from monolayers and nanotubes to Haeckelites and Schwarzites
为了揭示新的二维系统的二次谐波产生（SHG），利用第一性原理方法计算了不同类型的层状合金的二阶极化率χ（2），这些层状合金包括过渡金属二硫属化物（TMD）合金的单层、TMD Haeckelite合金、TMD合金的纳米管、包括BxNyCz合金的六方氮化硼（h-BN）系统、BN和BNC 2纳米管，BxNxCy黑克石和BN黑碳石（多孔BN）。结果表明，在高光子能量下，钨基合金的χ（2）值高于钼基合金，而在低光子能量下，一种MoSSe占主导地位。在所有计算结构中，假设的TMD海克尔体NbSSe和Nb 0.5Ta 0.5S2显示出最高的χ（2）。锯齿形TMD合金纳米管的χ（2）值随直径的减小而增大，当直径较大时，χ（2）值接近单层纳米管。BNC合金表现出比h-BN单层更高的χ（2），并且与TMD合金相当，除了一种情况使其强度加倍之外。BN管显示随着直径减小，χ（2）增加，类似于TMD纳米管。BxNxCy海克石具有非常高的χ（2），并且可能揭示扩展缺陷在非线性光学性质中的作用。BN Schwarzite之一表现出比已知的3-D材料更高的χ（2）。
2017-11-17 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Study on the Formation of Yttrium Nitride in Cubic and Hexagonal Phases
我们研究了Y原子以两种常见的密堆积方式排列的氮化钇的形成：AB堆积（hcp对称）是金属钇的基态，而ABC堆积（fcc对称）是氮化钇的基态。鉴于YN和Y之间的不同对称性，当N并入Y晶格中时，必然存在相变（hcp->fcc）。通过第一性原理计算，我们对Y的AB和ABC堆积中N逐渐掺入八面体间隙的情况进行了系统的研究。我们报告的生成热，体积模量，晶格参数和电子结构的氮化物。我们发现两种金属排列在物理上都是可以实现的。此外，对于低氮掺入，两相可以共存。然而，对于高氮浓度的立方相是有利的30 kJ mol-1的利润率。这些结果是重要的，因为fcc-YN是半导体的，并且可以用作电子器件中的有源层。
2007-06-20 cond-mat.mtrl-sci
