Přejít k obsahu


Effect of N and Zr content on structure, electronic structure and properties of ZrBCN materials: An ab-initio study

Citace:
HOUŠKA, J., KOHOUT, J., VLČEK, J. Effect of N and Zr content on structure, electronic structure and properties of ZrBCN materials: An ab-initio study. Thin Solid Films, 2013, roč. 542, č. Neuveden, s. 225-231. ISSN: 0040-6090
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Effect of N and Zr content on structure, electronic structure and properties of ZrBCN materials: An ab-initio study
Rok vydání: 2013
Místo konání: Amsterdam
Název zdroje: Elsevier
Autoři: Doc. Ing. Jiří Houška Ph.D. , Mgr. Jiří Kohout , Prof. RNDr. Jaroslav Vlček CSc.
Abstrakt CZ: Atomární struktura, elektronová struktura a vlastnosti materiálů ZrBCN byly zkoumány pomocí ab-initio výpočtů. Soustředili jsme se na vliv obsahu N a Zr a výsledky porovnali s vlastnostmi vzorků připravených reaktivním magnetronovým naprašováním. Zjistili jsme, že vazby v materiálech mají kovalentní i kovovou složku. Jejich poměr je primárně kontrolován obsahem N a dobře koreluje s naměřenou elektrickou rezistivitou. Ze všech vazeb v systému ZrBCN je nejpreferovanější formování vazeb Zr-N. Vysoký obsah Zr a N vede ke vzniku tvrdé nanostruktury obsahující (i) čistý ZrN a (ii) (teoreticky předpovězený a experimentálně pozorovaný) tuhý roztok se složením blízkým ZrB0,50N0,50. Výsledky umožňují navrhnout vhodná složení ze systému ZrBCN kombinující jednotlivé funkční vlastnosti, jako je vysoká tepelná stabilita, vysoká tvrdost a elektrická vodivost.
Abstrakt EN: Atomic structure, electronic structure and properties of ZrBCN materials were studied using ab-initio calculations. We focus on the effect of N and Zr content and compare our results with the characteristics of samples prepared by reactive magnetron sputtering. We find that the materials are characterized by a mixture of covalent and metallic bonding. The metallic-to-covalent ratio is primarily controlled by the N content, and well correlated with measured electrical resistivity. Zr-N bonds have the highest preference to form out of all bonds in the ZrBCN system. Hard nanostructure forms at high Zr and low N content, containing (i) pure ZrN and (ii) (theoretically predicted and experimentally observed) solid solution close to ZrB0.50N0.50. The results allow one to tailor ZrBCN compositions which can combine different functional properties, such as high thermal stability, high hardness and electrical conductivity.
Klíčová slova

Zpět

Patička