张 淼

(1.北华大学物理学院，吉林吉林132013;2.吉林大学超硬材料国家重点实验室，吉林长春130012)

由于氮化硼(BN)具有广泛的工业应用，例如研磨、切割、研磨等等，因此，长期以来，一直受到人们的广泛关注.与C元素类似，BN可以形成许多种形式，如六角 BN(h-BN)［1］，闪锌矿 BN(c-BN)［2］，纤锌矿 BN(w-BN)［3］，BN 富勒烯［4］，BN纳米管［5］，5H-BN［6］，和非晶体 BN［7］.近些年来，人们提出了一系列新型 BN化合物［8-13］，并且对其电子和力学性质做了系统地研究.

尽管人们提出了许多种不同的BN同素异形体，到目前为止，仍然没有探寻到能够与金刚石和c-BN相媲美的超硬材料.因此，人们仍然要不断地探寻具有优良物理和化学特性新型超硬材料，例如:较高压缩强度、优良的热学稳定性、折射率和化学稳定性，尤其是要具备较高的硬度.毫无疑问，继续探索新型超硬材料具有重要的意义.

在本工作中，提出了一种新型的具有较高硬度的O-BN结构.此结构是正交结构，空间群为Pbam，每个单胞里有32个原子(其中16个B原子和16个N原子).其体弹模量达到397.38 GPa，维氏硬度为65.10 GPa，并且具有较高的理想拉伸强度.研究表明，O-BN是一种潜在的超硬材料.

1 计算方法

采用基于密度泛函理论的局域密度近似方法［14-15］，应用 Vienna Ab initio Sim-ulation(VASP)软件包［16］进行计算.采用电子缀加平面波方法［17］，计算中B原子的价电子选用2s22p1，N原子的价电子选用2s22p3.计算中截断能选为800 eV，并且经过了测试收敛 (约1 meV/原子).弹性常数由应力-应变方法计算出来的，体弹模量由Voigt-Reuss-Hill演化来的［18］.

2 结果与讨论

O-BN结构是用B和N原子直接替代oC32碳［19］结构中的C原子设计得到的.它……