搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

二维BC2 N薄片的结构稳定性和电子性质

高潭华 吴顺情 胡春华 朱梓忠

二维BC2 N薄片的结构稳定性和电子性质

高潭华, 吴顺情, 胡春华, 朱梓忠
PDF
导出引用
导出核心图
  • 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对二维BC2N薄片的结构稳定性和电子性质进行了系统的研究.计算了BC2N化合物16种可能的二维单层结构.对它们的能带结构分析发现,对称性最高的构型与石墨烯一样是一种半金属,而其他二维结构则为有不同带隙的半导体,其中最稳定的构型是带隙值为1.63 eV的直接带隙半导体.对最稳定构型的差分电荷密度分析和Bader分析发现:在最稳定的构型中,CC键、CN键、CB键和BN键主要以共价键的形式呈现,也具有比较明显的离子性.在应力作用下最稳定构型的单层BC2N的带隙宽度会发生变化,压缩时带隙变宽,而拉伸时带隙变窄,但仍然为直接带隙半导体.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11004165)资助的课题.
    [1]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D,Zhang Y, Dubonos S V, Grigorieva I V, Firsov A A 2004 Science 306 666

    [2]

    Novoselov K S, Jiang D, Sehedin F, Booth T J, Khotkevich V V, Morozov S V, Geim A K 2005 Proc. Natl. Acad. Sci. 102 10451

    [3]
    [4]

    Geim A K, Novoselov K S 2007 Nat. Mater. 6 183

    [5]
    [6]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozv S V, Jiangl D, Katsnelson M I, Grigorieval I V, Dubonos S V, Firsov A A 2005 Nature 438 197

    [7]
    [8]

    Zhang Y, Tan J W, Stormer H L, Kim P 2005 Nature 438 201

    [9]
    [10]
    [11]

    Lin Q B, Li A Y, Wen Y H, Zhu Z Z 2009 Solid State Sci. 11 2142

    [12]

    Chen L Z, Wang X C, Wen Y H, Zhu Z Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 2920 ( in Chinese) [陈鲁倬、王晓春、文玉华、朱梓忠 2007 物理学报 56 2920]

    [13]
    [14]
    [15]

    Han W Q, Wu L J, Zhu Y M, Watanabe K, Taniguchi T 2008 Appl. Phys. Lett. 93 223103

    [16]
    [17]

    Hernandez Y, Nicolosi V, Lotya M, Blighe F, Sun Z, De S, McGovern I T, Holland B, Byrne M, Gunko Y, Boland J, Niraj P, Duesberg G, Krishnamurti S, Goodhue R, Hutchison J, Scardaci V, Ferrari A C, Coleman J N 2008 Nat. Nanotech. 3 563

    [18]
    [19]

    Golberg D, Bando Y, Bourgeois L, Kurashima K, Sato T 2000 Appl. Phys. Lett. 77 1979

    [20]
    [21]

    Zhi C Y, Bando Y, Tang C C, Honda S, Kuwahara H, Golberg D 2006 J. Mater. Res. 21 2794

    [22]

    Ci L, Song L, Jin C H, Jariwala D, Wu D X, Li Y J, Rivastava A, Wang Z F, Storr K, Balicas L, Liu F, Ajayan P M 2010 Nat. Mater. 9 430

    [23]
    [24]

    Kaner R B, Kouvetakis J, Warble C E, Sattler M L, Bartlett N 1987 Mater. Res. Bull. 22 399

    [25]
    [26]

    Kouvetakis J, Sasaki T, Shen C, Hagiwara R, Lerner M, Krishnan K M, Bartlett N 1989 Synth. Metals 34 1

    [27]
    [28]
    [29]

    Nozaki H, Itoh S 1996 J. Phys. Chem. Solids 57 41

    [30]

    Kresse G, Furthmller J 1996 Comput. Mater. Sci. 6 15

    [31]
    [32]

    Kresse G, Furthmller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169

    [33]
    [34]

    Kresse G, Hafner J 1993 Phys. Rev. B 47 558

    [35]
    [36]

    Perdew J P, Chevary J A,Vosko S H, Jackson K A, Vosko S H, Pederson M R, Singh D J, Fiolhais C 1992 Phys. Rev. B 46 6671

    [37]
    [38]

    Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [39]
    [40]

    Liu A Y, Wentzcovitch R M, Cohen M L 1989 Phys. Rev. B 39 1760

    [41]
    [42]

    Wu S Q 2009 Ph. D. Dissertation (Xiamen: Xiamen University) (in Chinese) [吴顺情 2009 博士学位论文(厦门:厦门大学)]

    [43]
  • [1]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, Jiang D,Zhang Y, Dubonos S V, Grigorieva I V, Firsov A A 2004 Science 306 666

    [2]

    Novoselov K S, Jiang D, Sehedin F, Booth T J, Khotkevich V V, Morozov S V, Geim A K 2005 Proc. Natl. Acad. Sci. 102 10451

    [3]
    [4]

    Geim A K, Novoselov K S 2007 Nat. Mater. 6 183

    [5]
    [6]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozv S V, Jiangl D, Katsnelson M I, Grigorieval I V, Dubonos S V, Firsov A A 2005 Nature 438 197

    [7]
    [8]

    Zhang Y, Tan J W, Stormer H L, Kim P 2005 Nature 438 201

    [9]
    [10]
    [11]

    Lin Q B, Li A Y, Wen Y H, Zhu Z Z 2009 Solid State Sci. 11 2142

    [12]

    Chen L Z, Wang X C, Wen Y H, Zhu Z Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 2920 ( in Chinese) [陈鲁倬、王晓春、文玉华、朱梓忠 2007 物理学报 56 2920]

    [13]
    [14]
    [15]

    Han W Q, Wu L J, Zhu Y M, Watanabe K, Taniguchi T 2008 Appl. Phys. Lett. 93 223103

    [16]
    [17]

    Hernandez Y, Nicolosi V, Lotya M, Blighe F, Sun Z, De S, McGovern I T, Holland B, Byrne M, Gunko Y, Boland J, Niraj P, Duesberg G, Krishnamurti S, Goodhue R, Hutchison J, Scardaci V, Ferrari A C, Coleman J N 2008 Nat. Nanotech. 3 563

    [18]
    [19]

    Golberg D, Bando Y, Bourgeois L, Kurashima K, Sato T 2000 Appl. Phys. Lett. 77 1979

    [20]
    [21]

    Zhi C Y, Bando Y, Tang C C, Honda S, Kuwahara H, Golberg D 2006 J. Mater. Res. 21 2794

    [22]

    Ci L, Song L, Jin C H, Jariwala D, Wu D X, Li Y J, Rivastava A, Wang Z F, Storr K, Balicas L, Liu F, Ajayan P M 2010 Nat. Mater. 9 430

    [23]
    [24]

    Kaner R B, Kouvetakis J, Warble C E, Sattler M L, Bartlett N 1987 Mater. Res. Bull. 22 399

    [25]
    [26]

    Kouvetakis J, Sasaki T, Shen C, Hagiwara R, Lerner M, Krishnan K M, Bartlett N 1989 Synth. Metals 34 1

    [27]
    [28]
    [29]

    Nozaki H, Itoh S 1996 J. Phys. Chem. Solids 57 41

    [30]

    Kresse G, Furthmller J 1996 Comput. Mater. Sci. 6 15

    [31]
    [32]

    Kresse G, Furthmller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169

    [33]
    [34]

    Kresse G, Hafner J 1993 Phys. Rev. B 47 558

    [35]
    [36]

    Perdew J P, Chevary J A,Vosko S H, Jackson K A, Vosko S H, Pederson M R, Singh D J, Fiolhais C 1992 Phys. Rev. B 46 6671

    [37]
    [38]

    Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [39]
    [40]

    Liu A Y, Wentzcovitch R M, Cohen M L 1989 Phys. Rev. B 39 1760

    [41]
    [42]

    Wu S Q 2009 Ph. D. Dissertation (Xiamen: Xiamen University) (in Chinese) [吴顺情 2009 博士学位论文(厦门:厦门大学)]

    [43]
  • [1] 方文玉, 张鹏程, 赵军, 康文斌. H, F修饰单层GeTe的电子结构与光催化性质. 物理学报, 2020, 69(5): 056301. doi: 10.7498/aps.69.20191391
    [2] 徐贤达, 赵磊, 孙伟峰. 石墨烯纳米网电导特性的能带机理第一原理. 物理学报, 2020, 69(4): 047101. doi: 10.7498/aps.69.20190657
    [3] 汪静丽, 陈子玉, 陈鹤鸣. 基于Si3N4/SiNx/Si3N4三明治结构的偏振无关1 × 2多模干涉型解复用器的设计. 物理学报, 2020, 69(5): 054206. doi: 10.7498/aps.69.20191449
    [4] 任县利, 张伟伟, 伍晓勇, 吴璐, 王月霞. 高熵合金短程有序现象的预测及其对结构的电子、磁性、力学性质的影响. 物理学报, 2020, 69(4): 046102. doi: 10.7498/aps.69.20191671
    [5] 刘丽, 刘杰, 曾健, 翟鹏飞, 张胜霞, 徐丽君, 胡培培, 李宗臻, 艾文思. 快重离子辐照对YBa2Cu3O7-δ薄膜微观结构及载流特性的影响. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191914
    [6] 李翔艳, 王志辉, 李少康, 田亚莉, 李刚, 张鹏飞, 张天才. 蓝移阱中单个铯原子基态磁不敏感态的相干操控. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20192001
    [7] 翁明, 谢少毅, 殷明, 曹猛. 介质材料二次电子发射特性对微波击穿的影响. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200026
    [8] 刘乃漳, 张雪冰, 姚若河. AlGaN/GaN 高电子迁移率器件外部边缘电容的物理模型. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191931
    [9] 罗端, 惠丹丹, 温文龙, 李立立, 辛丽伟, 钟梓源, 吉超, 陈萍, 何凯, 王兴, 田进寿. 超紧凑型飞秒电子衍射仪的设计. 物理学报, 2020, 69(5): 052901. doi: 10.7498/aps.69.20191157
    [10] 董正琼, 赵杭, 朱金龙, 石雅婷. 入射光照对典型光刻胶纳米结构的光学散射测量影响分析. 物理学报, 2020, 69(3): 030601. doi: 10.7498/aps.69.20191525
    [11] 王艳, 徐进良, 李文, 刘欢. 超临界Lennard-Jones流体结构特性分子动力学研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191591
    [12] 赵建宁, 刘冬欢, 魏东, 尚新春. 考虑界面接触热阻的一维复合结构的热整流机理. 物理学报, 2020, 69(5): 056501. doi: 10.7498/aps.69.20191409
    [13] 刘祥, 米文博. Verwey相变处Fe3O4的结构、磁性和电输运特性. 物理学报, 2020, 69(4): 040505. doi: 10.7498/aps.69.20191763
    [14] 白家豪, 郭建刚. 石墨烯/柔性基底复合结构双向界面切应力传递问题的理论研究. 物理学报, 2020, 69(5): 056201. doi: 10.7498/aps.69.20191730
    [15] 李闯, 李伟伟, 蔡理, 谢丹, 刘保军, 向兰, 杨晓阔, 董丹娜, 刘嘉豪, 陈亚博. 基于银纳米线电极-rGO敏感材料的柔性NO2气体传感器. 物理学报, 2020, 69(5): 058101. doi: 10.7498/aps.69.20191390
    [16] 梁琦, 王如志, 杨孟骐, 王长昊, 刘金伟. Al2O3衬底无催化剂生长GaN纳米线及其光学性能研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191923
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1755
  • PDF下载量:  826
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-08-03
  • 修回日期:  2011-09-29
  • 刊出日期:  2011-12-15

二维BC2 N薄片的结构稳定性和电子性质

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

    国家自然科学基金(批准号:11004165)资助的课题.

摘要: 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对二维BC2N薄片的结构稳定性和电子性质进行了系统的研究.计算了BC2N化合物16种可能的二维单层结构.对它们的能带结构分析发现,对称性最高的构型与石墨烯一样是一种半金属,而其他二维结构则为有不同带隙的半导体,其中最稳定的构型是带隙值为1.63 eV的直接带隙半导体.对最稳定构型的差分电荷密度分析和Bader分析发现:在最稳定的构型中,CC键、CN键、CB键和BN键主要以共价键的形式呈现,也具有比较明显的离子性.在应力作用下最稳定构型的单层BC2N的带隙宽度会发生变化,压缩时带隙变宽,而拉伸时带隙变窄,但仍然为直接带隙半导体.

English Abstract

参考文献 (43)

目录

    /

    返回文章
    返回