所有关于石墨碳氮化（g- C4N3）的计算，都是通过使用平面波基础文也纳仿真包（VASP）代码[33]实施在Perdew-Burke-Ernzerhof 交换相关的功能[18]。全电子的说明中，投影放大波方法，用于描述电子离子相互作用[19]。平面波截止能量是选择为500伏特，并且真空空间至少15°，这是足够大来避免周期图像间相互影响。  A (7*7 * 1) Monkhorst-Pack 用于布里渊区的采样的结构优化，以及超过50 K个点用于获得准确的带结构。超晶胞中所有原子被允许放松，和收敛阈设置为0.002V/A。自旋极化被包括在所有的计算中。由于标准密度泛函理论可能不能来形容磁性，基于Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE06）的国家最先进的混合动力功能的计算一直对原始g-C4N3晶胞进行了磁性和半金属性的检测[20]。
     第一次算出来的g- C4N3晶格常数为4.84A°。然后，一个原始的g- C4N3（1，1）几何优化是利用共轭梯度法进行的。图1（a）和1（b）目前的顶部和侧视图是完全放松的g- C4N3（1 *1）。自旋极化液（铁磁态）的能量为0.1 eV低于非自旋极化的计算。发现磁矩是以B为单元的，和它是均匀分布在（1*1）g- C4N3的三个相邻的氮原子中，并将其磁性显示在电荷密度图上。
     检查实验制备g- C4N3材料在室温下是否稳定以及磁性是否生存是非常重要的。为了探索该方面，一个大的含有112原子（4*4）的超元建立起来，自旋极化用Nose-Hoover 恒温箱进行调温在任300或500 K用分子动力学仿真.图2（a）和b分别示出在300K，30 ps后的温度和磁性的波动函数，我们发现没有单层g- C4N3结构破坏。这可以通过事实来理解在C-N和C-C化学键结合能比对应于室温的热能大得多。值得注意的是，在300K，基态保持平均磁矩13微 B。然而，请注意，这样的温度不对应到磁性临界温度，作为我们的分子动力学不包括自旋动力学。因此，我们的结果只是针对如何建立强大的磁矩对晶格变形。类似的结构和磁稳定的分子动力学模拟的实现要在500多K。[如图2  c和d]。
2  铁磁时刻分别在 (a)和(b) 300 K，(c)和(d)是500 K态密度波动。
这是众所周知的，一般的梯度近似（Perdew-Burke-Ernzerhof 交换相关的功能）将显著低估带隙的大小。一混合功能如HSE06 [21]在预测准确的带隙和磁状态执行相当不错。我们以前的工作表明，在碳系材料密度泛函理论和混合动力功能方法求的带隙之差可以达到1 eV[22]。为了探索这种效果，先进设备HSE06官能的计算已对（1*1）g-C4N3系统进行了，这在很大程度上是可以计算的。图3（a）和3（b）分别显示所计算的能带结构和DOS。显然，这两个函预测同样有曲线分别表示分散的价带和导带，但导带的位置是显著向上移。值得注意的是，我们发现，基态仍然具有相同的磁矩（1B），即Perdew-Burke-Ernzerhof 由交换相关的功能获得。
3 (a) g- C4N3能带结构和(b)DOS 虚线表明费米能级
最后，根据第一原理仿真中，我们首次预测，最近实验证实了g- C4N3材料的铁磁基态和内在的半金属性。这里我们应该注意到，以前提出的战略，以实验的方法合成不含金属的半金属性物质可能难以控制，因为必须要一个强大的外部电流或仔细选择性掺杂。我们的工作因此报告了第一无金属实半金属材料，尽管实验合成的纯g- C4N3可能仍然是一个挑战。作为不含金属的磁铁由于小自旋轨道耦合可能提供大自旋弛豫时间，我们的结果凸显了新材料朝向现实无金属自旋电子学应用的实验 。  C4N3的国内外研究现状(2):http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_19914.html