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表面氢化的双层氮化硼的结构和电子性质

高潭华 吴顺情 张鹏 朱梓忠

表面氢化的双层氮化硼的结构和电子性质

高潭华, 吴顺情, 张鹏, 朱梓忠
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  • 采用第一性原理方法研究了表面氢化的双层氮化硼的结构和电子性质. 考虑了表面氢化的双层BN可能存在的六种主要构型,计算结果表明:AB-BN和AA-BN两种构型最为稳定. 进一步分析了氢化后的双层BN最稳定构型的能带和电子性质. AB-BN和AA-BN两种构型的原子薄片均为直接带隙半导体,GGA计算的带隙值分别为1.47 eV和1.32 eV. 因为GGA通常严重低估带隙值,采用hybrid泛函计算得到带隙值分别为2.52 eV 和2.34 eV. 在最稳定的AB-BN和AA-BN两种构型中,B-N 键呈现共价键,而B-H和N-H 则具有明显的离子键的特点. 在双轴应变下氢化双层BN原子薄片可以被连续地调节带隙,当晶格常数被压缩约8%时,原子薄片由半导体性转变为金属性.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11004165,21233004)和福建省教育厅科技项目(批准号:JK2013054)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-04
  • 修回日期:  2013-09-29
  • 刊出日期:  2014-01-05

表面氢化的双层氮化硼的结构和电子性质

  • 1. 武夷学院机电工程学院, 武夷山 354300;
  • 2. 厦门大学物理系, 厦门 361005;
  • 3. 福建省理论与计算化学重点实验室, 厦门大学, 厦门 361005
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11004165,21233004)和福建省教育厅科技项目(批准号:JK2013054)资助的课题.

摘要: 采用第一性原理方法研究了表面氢化的双层氮化硼的结构和电子性质. 考虑了表面氢化的双层BN可能存在的六种主要构型,计算结果表明:AB-BN和AA-BN两种构型最为稳定. 进一步分析了氢化后的双层BN最稳定构型的能带和电子性质. AB-BN和AA-BN两种构型的原子薄片均为直接带隙半导体,GGA计算的带隙值分别为1.47 eV和1.32 eV. 因为GGA通常严重低估带隙值,采用hybrid泛函计算得到带隙值分别为2.52 eV 和2.34 eV. 在最稳定的AB-BN和AA-BN两种构型中,B-N 键呈现共价键,而B-H和N-H 则具有明显的离子键的特点. 在双轴应变下氢化双层BN原子薄片可以被连续地调节带隙,当晶格常数被压缩约8%时,原子薄片由半导体性转变为金属性.

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参考文献 (24)

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