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

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
PDF
导出引用
导出核心图
  • 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.
    [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, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Katsnelson M I, Grigorieva I V, Dubonos S V, Firsov A A 2005 Nature 438 197

    [3]

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

    [4]

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

    [5]

    Chen Y L, Feng X B, Hou D D 2013 Acta Phys. Sin. 62 187301 (in Chinese) [陈英良, 冯小波, 侯德东 2013 物理学报 62 187301]

    [6]

    Sofo J O, Chaudhari A S, Barber G D 2007 Phys. Rev. B 75 153401

    [7]

    Sun J P, Miao Y M, Cao X C 2013 Acta Phys. Sin. 62 036301 (in Chinese) [孙建平, 缪应蒙, 曹相春 2013 物理学报 62 036301]

    [8]

    Nair R R, Ren W, Jalil R, Riaz I, Kravets V G, Britnell L, Blake P, Schedin F, Mayorov A S, Yuan S, Katsnelson M I, Cheng H M, Strupinski W, Bulusheva L G, Okotrub A V, Grigorieva I V, Grigorenko A N, Novoselov K S, Geim A K 2010 Small 6 2877

    [9]

    Zhang Y, Hu C H, Wen Y H, Wu S Q, Zhu Z Z 2011 New J. Phys. 13 063047

    [10]

    Xu X G, Xu G Ji, Cao J C, Zhang C 2011 Chin. Phys. B 20 027201

    [11]

    Lin X, Wang H L, Pan H, Xu H Z 2011 Chin. Phys. B 20 047302

    [12]

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

    [13]

    Meyer J C Chuvilin A, Algara-Siller G Biskupek J Kaiser U 2009 Nano Lett. 9 2683

    [14]

    Zhi C, Bando Y Tang C, Kuwahara H, Golberg D 2009 Adv. Mater. 21 2889

    [15]

    Zhou J, Wang Q, Sun Q, Jena P 2010 Phys. Rev. B 81 0854421

    [16]

    Li J, Gui G, Sun L Z, Zhong J X 2011 Acta Phys. Sin. 59 8820 (in Chinese) [李金, 桂贵, 孙立忠, 钟建新 2010 物理学报 59 8820]

    [17]

    Xie J F Cao J X 2013 Acta Phys. Sin. 62 017302 (in Chinese) [谢剑锋, 曹觉先 2013 物理学报 62 017302]

    [18]

    Blöchl P E 1994 Phys. Rev. B 50 17953

    [19]

    Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758

    [20]

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

    [21]

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

    [22]

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

    [23]

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

    [24]

    Feynman R P 1939 Phys. Rev. 56 340

  • [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, Geim A K, Morozov S V, Jiang D, Katsnelson M I, Grigorieva I V, Dubonos S V, Firsov A A 2005 Nature 438 197

    [3]

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

    [4]

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

    [5]

    Chen Y L, Feng X B, Hou D D 2013 Acta Phys. Sin. 62 187301 (in Chinese) [陈英良, 冯小波, 侯德东 2013 物理学报 62 187301]

    [6]

    Sofo J O, Chaudhari A S, Barber G D 2007 Phys. Rev. B 75 153401

    [7]

    Sun J P, Miao Y M, Cao X C 2013 Acta Phys. Sin. 62 036301 (in Chinese) [孙建平, 缪应蒙, 曹相春 2013 物理学报 62 036301]

    [8]

    Nair R R, Ren W, Jalil R, Riaz I, Kravets V G, Britnell L, Blake P, Schedin F, Mayorov A S, Yuan S, Katsnelson M I, Cheng H M, Strupinski W, Bulusheva L G, Okotrub A V, Grigorieva I V, Grigorenko A N, Novoselov K S, Geim A K 2010 Small 6 2877

    [9]

    Zhang Y, Hu C H, Wen Y H, Wu S Q, Zhu Z Z 2011 New J. Phys. 13 063047

    [10]

    Xu X G, Xu G Ji, Cao J C, Zhang C 2011 Chin. Phys. B 20 027201

    [11]

    Lin X, Wang H L, Pan H, Xu H Z 2011 Chin. Phys. B 20 047302

    [12]

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

    [13]

    Meyer J C Chuvilin A, Algara-Siller G Biskupek J Kaiser U 2009 Nano Lett. 9 2683

    [14]

    Zhi C, Bando Y Tang C, Kuwahara H, Golberg D 2009 Adv. Mater. 21 2889

    [15]

    Zhou J, Wang Q, Sun Q, Jena P 2010 Phys. Rev. B 81 0854421

    [16]

    Li J, Gui G, Sun L Z, Zhong J X 2011 Acta Phys. Sin. 59 8820 (in Chinese) [李金, 桂贵, 孙立忠, 钟建新 2010 物理学报 59 8820]

    [17]

    Xie J F Cao J X 2013 Acta Phys. Sin. 62 017302 (in Chinese) [谢剑锋, 曹觉先 2013 物理学报 62 017302]

    [18]

    Blöchl P E 1994 Phys. Rev. B 50 17953

    [19]

    Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758

    [20]

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

    [21]

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

    [22]

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

    [23]

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

    [24]

    Feynman R P 1939 Phys. Rev. 56 340

  • [1] 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
    [2] 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
    [3] 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
    [4] 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
    [5] 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
    [6] 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
    [7] 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
    [8] 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
    [9] 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
    [10] 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
    [11] 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
    [12] 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
    [13] 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
    [14] 刘厚通, 毛敏娟. 一种无需定标的地基激光雷达气溶胶消光系数精确反演方法. 物理学报, 2019, 68(7): 074205. doi: 10.7498/aps.68.20181825
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  794
  • PDF下载量:  969
  • 被引次数: 0
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.

English Abstract

参考文献 (24)

目录

    /

    返回文章
    返回