碳基和类碳超硬材料作为超硬材料的主力军,具有组分可调范围大、可选性质多样、潜在构型丰富等优点,因而对碳基和类碳材料的研究已成为新型超硬材料设计的一大重点。本文通过基于第一性原理的密度泛函理论方法,在理论上对碳基超硬材料六方相C₆和类碳超硬材料三方相BN,两种超硬材料的结构、弹性、电子、硬度及热力学性质在静水压和双轴应力下的响应进行了系统的研究。此外,我们采用原子替换的方法从非超硬结构中获得了两种新型的单斜相BC₃N结构。通过维氏硬度的模拟,我们确认了所有结构的超硬特性。其中,h-C₆的硬度最高达69.96 GPa,m-BC₃N-1的硬度次之有56.38 GPa,t-BN的硬度稍低为55.5GPa,m-BC₃N-2的硬度最小为52.96 GPa。在压力和压缩应力下,h-C₆和t-BN的弹性常数和弹性模量均得到加强,同时维氏硬度也有相同的趋势,显示出压力和压缩应力对弹性和硬度性质的正向调节作用。在电子性质的讨论中,基于杂化泛函得到的结果显示几种结构在未受力时都是间接带隙材料,且带隙能被外力所调控。值得注意的是,m-BC₃N-2在30 GPa的压力下会产生由间接带隙到直接带隙的转变。此外,对晶体声速和德拜温度的计算还表明h-C₆和t-BN具有潜在的高热导率且能在受力时保持。通过对碳基h-C₆和类碳t-BN,m-BC₃N结构的理论研究,我们明确了这几种材料的基本性质及外力响应情况,并对它们可能的实用化途径做出了预测。本文所得出的系统化结果,将为下一步研究它们的其他物理性质提供重要参考。该论文共有图26幅,表9个,参考文献140篇。