Evaluation of Force Fields for Molecular Dynamics Simulations of Platinum in Bulk and Nanoparticle Forms
了解铂纳米颗粒的尺寸和形状依赖性对于设计具有最佳和潜在可调功能的基于纳米颗粒的应用至关重要。为了实现这一目标，我们评估了九种不同的经验势，目的是使用分子动力学模拟准确地模拟多面铂纳米颗粒。首先，通过计算体积和表面性质-表面能，晶格常数，刚度常数和状态方程-并将其与先前的实验测量和量子力学计算进行比较来评估潜力。然后，根据面分别在{100}和{111}平面中的立方和二十面体纳米颗粒的稳定性来评估电势。虽然没有一个力场预测所有评估的性能与完美的准确性，一个潜在的-嵌入原子方法形式主义与特定的参数集-被确定为最好的能够模拟铂在散装和纳米粒子的形式。
2021-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A general-purpose machine learning Pt interatomic potential for an accurate description of bulk, surfaces and nanoparticles
本文提出一种基于DFT数据训练的铂高斯近似机器学习原子间势，在体相、表面和纳米颗粒性质上展现出高精度与优异迁移性，并以相图计算和纳米颗粒结晶研究验证了其建模能力。
2023-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion quantum Monte Carlo and GW study of the electronic properties of monolayer and bulk hexagonal boron nitride
采用扩散量子蒙特卡罗（DMC）和多体$GW$方法计算了单层和块状六方氮化硼（hBN）的电子带隙。我们发现单层带隙是间接的。$GW$在单激发$G_0W_0$和部分自洽的$GW_0$水平上预测了小得多的准粒子能隙。相比之下，在$GW_0$计算之上求解Bethe-Salpeter方程会产生与DMC值非常一致的直接激子在$K$点处的激子结合能。振动重整化的电子带隙被发现是显着的单层和散装。考虑到振动效应，DMC高估了体相hBN的带隙，而$GW$理论低估了它。
2020-04-22 cond-mat.mtrl-sci
The Stacking in Bulk and Bilayer Hexagonal Boron Nitride
采用高水平的从头算理论（局域二阶Moller-Plesset微扰理论，LMP 2）研究了层状六方氮化硼块体和双层材料的堆垛层序。结果表明，静电相互作用和伦敦色散相互作用对层间距和堆积顺序都有影响，其中AA'是最稳定的。最小能量滑动路径仅包括AA'的高对称性堆叠，双层的能垒为3.4meV/原子。有和没有伦敦色散校正的最先进的密度泛函不能正确地描述层间能量，除了PBESol与我们的LMP 2结果和实验非常吻合。
2013-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Growth and Characterization of Bulk Aluminum Nitride by Physical Vapor Transport
氮化物基材料技术发展中的一个主要问题是衬底的选择。这些层的结构和光学性质与外延生长中使用的衬底材料密切相关。关键问题包括衬底和外延层的晶格匹配以及衬底和外延层之间的热膨胀差异。由于氮在氮化镓（GAN）上具有极高的蒸气压，因此很难生产纯GAN衬底，目前几乎所有的氮化物基器件都是通过在蓝宝石或碳化硅（SiC）上异质外延来制造的。或者，AlN具有显著较低的氮蒸气压，并且可以以块体形式生长。在本文中，我们报告了我们的结果，在AlN的生长的物理气相传输。建立了一个理论模型来研究生长过程，以确定最佳的生长参数。研究了几种不同的晶种，奇异的6 H-SiC、3.50离轴6 H-SiC和80离轴4 H-SiC，以及通过氢化物气相沉积在硅衬底上生长的AlN（随后通过蚀刻去除硅衬底）。俄歇电子显微镜，透射电子显微镜，和各种X射线衍射技术被用来研究生长的样品。
2002-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical calculations on the structural, electronic and optical properties of bulk silver nitrides
基于密度泛函理论和多体微扰理论，对Ag3N、AgN和AgN2的结构、电子和光学性质进行了第一性原理研究.状态方程（EOS），能量优化的几何形状，内聚能和形成能，和体积模量和压力导数这三个化学计量在一组20个不同的结构进行了研究。带图和总的和轨道分辨的态密度（DOS）的最稳定的阶段已被仔细检查。在介电张量的无规相位近似下，通过自能算符的GW近似，得到了准电子和准空穴的单粒子谱，并计算了光学谱.所获得的结果进行了比较与实验和以前进行的计算。
2012-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Excitons in van der Waals materials: from monolayer to bulk hexagonal boron nitride
我们提出了一个一般的图片的激子性质的层状材料的单层积木的激发。为此，我们推导出一个模型激子哈密顿绘制一个类比与分子晶体，这是其他原型范德华材料。我们采用这个简化模型详细分析了六方氮化硼（hBN）的激发光谱，我们已经从多体Bethe-Salpeter方程的{ \it ab initio}解作为动量的函数得到。通过这种方法，我们确定了hBN中最低能量激子的性质，讨论了层间跳跃和电子-空穴交换相互作用对激子色散的影响，阐明了层状材料中激子与等离子体激元之间的关系。
2016-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Large Bulk Photovoltaic Effect of Nitride Perovskite LaWN3 as Photocatalyst for Hydrogen Evolution Reaction: First Principles Calculation
本文通过第一性原理计算揭示 LaWN3 具有大介电常数、可切换位移电流和优异析氢光催化潜力，拓展了极性氮化物钙钛矿的应用。
2024-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of Matlantis and VASP bulk formation and surface energies in metal hydrides, carbides, nitrides, oxides, and sulfides
本文对比 Matlantis 与 VASP 对多类金属化合物能量的预测，发现其体相形成能和表面能存在系统偏差，但仍可较好描述第一性原理结果。
2023-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Universal polarization energies for defects in monolayer, surface and bulk hexagonal boron nitride : A finite-size fragments GW approach
我们研究了六方氮化硼中的缺陷能级与不同的层数使用片段多体$GW$形式主义，作为范例的碳二聚体和$C_BV_N$缺陷的例子。我们发现，一个单一的层可以在可极化的有限大小的区域中破碎，忠实地再现介电环境的影响，大大促进了在稀释极限的点缺陷的多体水平的研究。由于增加的屏蔽、标记的极化能量，缺陷能级从单层到$n$ -层系统的演变遵循简单的$({ΔP}/n + P_{\infty})$行为。系数$ΔP$和$P_{\infty}$被认为是接近通用的，与相反的符号为空穴和电子，主要表征主机和位置的缺陷（表面或散装），但几乎没有缺陷类型。我们的研究结果合理化的缺陷能级与层数的演变，允许安全地外推单层到几层，表面或散装\textit{h} -BN的结果。目前的多体碎片方法进一步打开了研究无序2D层的大门。
2022-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Probing and steering bulk and surface phonon polaritons in uniaxial materials using fast electrons: hexagonal boron nitride
Materials Physics Center, CSIC-UPV/EHU（材料物理中心，CSIC-UPV/EHU）；CIC NanoGUNE BRTA（纳米技术研究中心 NanoGUNE）；Department of Electricity and Electronics, EHU/UPV（电气与电子工程系，巴斯克国立大学）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊卡巴斯基克，巴斯克科学基金会）；Donostia International Physics Center DIPC（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）
研究快电子与各向异性材料中极化子模式的耦合机制，揭示电子速度和光轴角度对体表面声子极化子激发的影响，为操控极化子波传播提供新方法。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Quantum mechanical ab initio calculations of the structural, electronic and optical properties of bulk gold nitrides
本文采用第一性原理密度泛函理论（DFT）研究了Au 3 N、AuN和AuN 2的原子结构和电子结构。我们研究了这些氮化物的各种可能结构的结合能与体积数据。将获得的数据拟合到Birch-Murnaghan三阶状态方程（EOS），以便在无限参数空间的该子集中识别真实晶体结构的最可能的候选者，并确定其平衡结构参数。通过计算其能带结构、总态密度和分态密度，对电子性质进行了分析。指出了一些可能的压力诱导结构相变。此外，我们进行了无规相位近似（RPA）内的介电张量的GW 0计算，以研究实验建议的修改：Au 3 N（D0_9）的光谱。所得结果与实验和一些可用的以前的计算进行了比较。
2015-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning Interatomic Potential for Anisotropic Thermal Transport in Bulk Hexagonal Boron Nitride
层状材料中的高度各向异性热导率对于广泛的应用至关重要，例如电子设备的热管理、热绝缘和热电。对层状材料各向异性热输运的理解在很大程度上依赖于基于密度泛函理论（DFT）或经验势的原子模拟，然而，这些方法的计算效率或精度较低。最近，机器学习原子间相互作用势（MLIPs）正在成为弥合这一差距的强大工具。尽管最近在开发MLIP方面取得了进展，但很少有人关注构建一个可以准确预测层状材料热性能的势函数，这与各向同性材料相比更具挑战性，因为层状材料中的高度各向异性键合和弱范德华相互作用。在这里，我们介绍了一个MLIP内的高斯近似势（GAP）的框架内的块状六方氮化硼（h-BN）具有典型的层状结构。GAP可以很好地预测高度各向异性的声子输运性质和体相h-BN的热导率与DFT水平的精度在数量级降低成本。我们的工作证明了GAP能够再现块状h-BN和潜在的其他层状材料的各向异性势能面的细微特征。基于MLIP的原子模拟有望极大地促进对层状材料中声子输运的理解和热物理性质的预测。
2022-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Computational study of the structural, electronic and optical properties of bulk palladium nitrides
采用从头算密度泛函理论（abinitio density-functional theory，DFT）研究了Pd 3 N，PdN和PdN 2的原子和电子结构.我们研究了结合能与体积状态方程（EOS）的一组报告和假设的结构。将获得的数据拟合到三阶Birch-Murnaghan状态方程（EOS），以确定能量最稳定的相，并确定其平衡结构参数和稳定性以及机械性能。通过计算能带图、总态密度和分态密度研究了其电子性质。测试了一些可能的压力诱导相变。为了得到频率依赖的光谱（即吸收系数，反射率，折射率和能量损失），我们在随机相位近似（RPA）的介电张量内进行G_0W0计算。所获得的结果与以前的研究进行了比较。
2013-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the monolayer Raman signature in hexagonal boron nitride: a first-principles analysis
单层的六方氮化硼（h-BN）原则上可以通过拉曼信号来识别，包括相对于体值的E2 g振动模式的频率的上移，但这种移位的起源（固有的或支持诱导的）仍有争议。在这里，我们使用密度泛函理论计算研究是否有一个内在的拉曼位移的h-BN单层相比，散装。有普遍的协议，所有测试的泛函预测的幅度的频率偏移后，在平面内的细胞参数的变化。很明显，一个小的面内收缩可以解释拉曼峰从体到单层上移。然而，我们发现，较大的面内参数在散装（单层相比）的结果从非局部相关效应，这不能占当地的泛函或经验色散修正。使用非本地相关功能，然后，我们调查的拉曼签名上的有限温度的影响。我们表明，散装h-BN在垂直于层的方向上热膨胀，而层内距离略有收缩，与观察到的实验行为一致。有趣的是，体膜和单层膜的面内晶胞参数的差异随着温度的升高而减小，在室温下变得很小。我们得出结论，不同的热膨胀的散装和单层部分“擦除”的固有拉曼签名，占其在最近的实验中的小幅度悬浮样品。
2018-03-22 cond-mat.mtrl-sci
High Throughput Screening of Ternary Nitrides with Convolutional Neural Networks
本文提出用卷积神经网络预测三元金属氮化物的体模量，在约1000种材料上达到约80%准确率，并比DFT计算快数个数量级，可用于高通量筛选候选材料。
2023-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Imaging the Breathing of a Platinum Nanoparticle in Electrochemical Environment
本文利用第四代同步辐射光源对电化学环境中的Pt纳米颗粒进行成像，首次揭示其内部异质且电位依赖的应变分布及表面向体相的应变传播，为高效纳米催化剂设计提供动态结构依据。
2023-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical properties of ultra-hard nanocrystalline cubic boron nitride
采用透射电子显微镜和微纳压痕技术研究了块体纳米晶立方氮化硼的纳米结构和力学性能。所获得的硬度，弹性性能和断裂韧性的数据清楚地表明，纳米cBN属于一个家庭的先进超硬材料。
2019-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Bulk and film synthesis pathways to ternary magnesium tungsten nitrides
本文通过快速热退火调和块体与薄膜合成差异，在Mg-W-N体系中发现了三种新相，并揭示了岩盐到rocksaline多晶型转变及其伴随的金属-半导体转变。
2023-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Polymorphism of Bulk Boron Nitride
氮化硼（BN）是一种具有出色技术前景的材料，因为它具有出色的热化学稳定性、结构、电子和导热性能以及极高的硬度。然而，其最常见的多晶型物（类金刚石立方和类石墨六方）的相对热力学稳定性尚未得到满意的解决，因为在高温和高压下形成BN相的动力学因素（实验），以及竞争结合，静电和多体分散力在BN凝聚力（理论）中发挥了至关重要的作用。这种缺乏理解阻碍了潜在技术应用的发展，并挑战了基础科学的边界。在这里，我们使用高层次的第一性原理理论，正确地再现所有重要的电子相互作用（绝热连接波动耗散定理在随机相位近似），以前所未有的精度估计BN多晶型之间的能量差异，从而克服了精度障碍，阻碍了以前的理论研究。我们表明，基态相BN是立方和经常观察到的六方晶型变得熵稳定的立方温度略高于环境条件（$T_{\rm c \to h} = 335 \pm 30$ K）。我们还揭示了一个低对称性的单斜相，这是非常具有竞争力的其他低能量的多晶型物，这可以解释实验观察到的“压缩h-BN”相的起源。因此，我们的理论研究结果应刺激新的实验工作，在散装BN以及促进使用高层次的理论在建模技术相关的范德华材料。
2018-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Pt impurities on the magnetocrystalline anisotropy of hcp Co: a first-principles study
利用完全相对论屏蔽的Korringa-Kohn-Rostoker方法研究了六方密排钴的磁晶各向异性能随铂杂质的变化。特别是，我们进行计算的散装钴系统，其中一个原子层包含一个分数，替代铂杂质。我们的计算表明，在低浓度的铂的MAE减少，而在更大的浓度的MAE增强。这种变化的MAE可以归因于现场铂MAE的贡献和诱导MAE的贡献Co网站之间的相互作用。后者是受到显着的，长程傅立叶振荡，可以导致显着的尺寸效应在实验测定的MAE的纳米尺寸的样品。
2012-06-27 cond-mat.mtrl-sci
On the compressibility of the transition-metal carbides and nitrides alloys Zr_xNb_{1-x}C and Zr_xNb_{1-x}N
采用第一性原理全势线性缀加平面波方法，在局域密度近似下研究了岩盐结构中的4d过渡金属碳化物（ZrC，NbC）和氮化物（ZrN，NbN）及其三元合金。这些材料非常重要，因为它们具有有趣的机械和物理特性，这使它们适用于许多技术应用。在这里，通过使用一个简单的理论模型，我们估计的体积模量的三元合金Zr $_x$ Nb $_{1-x}$ C和Zr $_x$ Nb $_{1-x}$ N的体积模量的终端成员单独。计算结果与第一性原理计算的结果相当。
2017-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Excitons in boron nitride nanotubes: dimensionality effects
我们发现，氮化硼（BN）纳米管的光吸收光谱是由强束缚激子。我们的第一性原理计算表明，第一和主导激子峰的结合能敏感地依赖于系统的维数，从块状六方BN中的0.7 eV到单层BN中的2.1 eV到假设的（2，2）管中的3 eV以上。这种激子的强烈局部化性质决定了其结合能随着管直径的增加而向片值的快速收敛。第一激子峰的绝对位置几乎与管半径和系统维数无关。这为观察到的不同管和本体hBN的“光学间隙”恒定性提供了解释[R. Arenal等人，出现在Phys.Rev.Lett。（2005）]。
2005-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Effective bond-orbital model of III-nitride wurtzite structures based on modified interaction parameters of zinc-blende structures
提出了一种推导三族氮化物纤锌矿半导体有效键轨道模型的简单理论方法。在该模型中，基于双中心近似，采用锌-铅（ZB）结构的相互作用参数作为WZ结构的初始猜测。因此，III族氮化物WZ半导体的电子能带结构可以通过利用这组参数来产生，所述参数被修改为包括由于三中心积分引起的效应并且与第一性原理计算拟合。详细的半经验拟合过程，用于构建体III族氮化物WZ半导体的EBOM哈密顿量。电子能带结构的体AlN，GAN，和InN与WZ结构的EBOM与修改后的相互作用参数计算和比较从密度泛函（DFT）理论与亚广义梯度近似（mGGA）得到的结果。通过使用遗传算法进一步优化参数集。最后，分析了用最佳拟合参数的模型计算的能带结构和带心附近的电子（空穴）有效质量，并与$\mathbf{k}\cdot \mathbf{p}$模型进行了比较。
2019-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Is Platinum a Proton Blocking Catalyst?
Max Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；Imperial College London（帝国理工学院）
本文通过原位电化学石英晶体微天平及原子探针等技术，发现铂在析氢反应中并非仅表面吸附质子，而是存在显著的体相氢/氘扩散，挑战了传统认知，需扩展催化剂设计策略。
2025-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Structure of Native Two-dimensional Oxides on III--Nitride Surfaces
当原始材料表面暴露在空气中时，高反应性的断裂键可以促进表面氧化物的形成，其结构和性质与本体有很大不同。然而，通过使用间接衍射方法或仅探测最外层的技术来确定氧化物结构通常是难以捉摸的。因此，在广泛使用的材料上形成的表面氧化物，如III族氮化物，尚未明确解决，即使关键性能可能敏感地取决于它们的存在。在这项工作中，像差校正的扫描透射电子显微镜直接揭示，并与深度相关，原生的二维氧化物的结构上形成的AlN和GAN表面。通过原子分辨率成像和光谱，我们表明，氧化物层是由四面体-八面体阳离子-氧单元，类似于散装$θ$ -Al $_2$ O $_3$和$β$ -Ga $_2$ O $_3$。通过应用密度泛函理论，我们表明，所观察到的结构比以前提出的表面氧化物模型更稳定。我们把这些观察结果的影响的背景下，关键III-氮化物的生长，器件的问题，和最近发现的二维氮化物。
2017-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic Properties and Excitons in Hybridized Boron Nitride and Graphene Hexagonal Monolayers
本文用密度泛函理论、GW和Bethe-Salpeter方程计算解释了碳-硼氮化物（CBN）杂化单分子膜的电子带隙和光吸收谱的性质。CBN的光电性能的结果从整体单层能带结构，其准粒子状态的控制由C域的大小和谎言在单独的能量为C和BN没有显着的混合在带边，证实了存在强烈的约束明亮的激子状态本地化的C域。由此产生的吸收光谱显示出两个显着的峰，其能量和相对强度随组合物在协议的实验，与大的补偿准粒子和激子修正相比，DFT计算。带隙和光吸收不受单层组合物调节，通常用于大块半导体合金，并且不能被理解为块状C和BN域的性质的叠加，如最近的实验所建议的。
2012-04-06 cond-mat.mtrl-sci
A Scheme to fabricate magnetic graphene-like cobalt nitride CoN4monolayer proposed by first-principles calculations
我们提出了一个方案来制造氮化钴CoN4单层，磁性石墨烯类二维材料，其中所有的Co和N原子在一个平面。在40 GPa以上的压力下，体相CoN 4稳定在三斜相。随着压力的降低，CoN4的三斜相转变为斜方相，斜方相为层间距较大的层状化合物。在室温条件下，弱层间耦合很小，可以用机械方法剥离单层CoN4。
2022-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Elastic and structural instability of cubic Sn3N4 and C3N4 under pressure
我们使用原位高压角色散X射线衍射测量，以确定在压力高达约26 GPa的立方氮化锡Sn3N4的状态方程。虽然我们没有发现任何结构相变的证据，我们的体积模量（B）的估计是145 GPa，远低于早期的理论估计和其他IV族氮化物。我们证实和理解这些结果与第四族氮化物的结构，弹性和振动特性的互补第一性原理分析，并预测Sn3N4的结构转变在更高的压力为88 GPa相比，早期的预测40 GPa。我们的立方氮化物的比较分析表明，立方C3N4的体积模量是最高的（379 GPa），而它是结构不稳定的，不应该存在于环境条件下。
2010-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Precise Radiative Lifetimes in Bulk Crystals from First Principles: The Case of Wurtzite GaN
氮化镓（GAN）是固态照明的关键半导体，但其辐射过程尚未完全了解。在这里，我们展示了准确计算大块单轴晶体辐射寿命的第一原理方法，重点关注纤锌矿GAN。我们计算的辐射寿命在100 K以下与实验非常一致。我们表明，考虑到激子（通过Bethe-Salpeter方程）和自旋-轨道耦合，包括激子精细结构计算准确的辐射寿命是必不可少的。激子解离成自由载流子的模型使我们能够计算辐射寿命到室温。我们的工作使精确的辐射寿命计算III-氮化物和其他各向异性固态发射体。
2020-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Application-Driven Synthesis and Characterization of Hexagonal Boron Nitride on Metal and Carbon Nanotube Substrates
在二维材料中，h-BN是独一无二的，具有大的带隙（~6 eV）和高的热导率（>400 W/m/K），在电绝缘体中仅次于金刚石。迄今为止，大多数电子研究都依赖于从大块晶体剥离的h-BN;然而，对于可扩展的应用，该材料必须通过化学气相沉积（CVD）等方法合成。在这里，我们展示了单晶铂和碳纳米管（CNT）衬底上通过CVD合成的单层和少层h-BN，还比较了这些薄膜与沉积在更常用的多晶Pt和Cu生长衬底上的h-BN。在单晶Pt上生长的h-BN膜具有较低的表面粗糙度，并且比来自多晶Pt箔的膜在空间上更均匀，并且我们的电化学转移工艺允许这些昂贵的箔被重复使用而没有可测量的退化。此外，我们证明单层h-BN作为一种保护层，3.33 $\unicode{x212B}$屏障保护二硫化钼在高温下免受损害，并讨论了其他应用程序，利用保形h-BN沉积在各种基板上，在这项工作中展示。
2020-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Length dependent lattice thermal conductivity of single \& multi layered hexagonal boron nitride: A first-principles study using the Callaway-Klemens \& real space super cell methods
用第一性原理方法计算了单层和多层氮化硼的声子色散、态密度、格林奈森参数和晶格热导率。对于体相{ \it h}-BN，我们还报道了双声子态密度。我们还提出了简单的解析解的声学振动模式依赖的晶格热导率。此外，计算的基础上详细的Callaway-Klemens和实空间超元胞方法计算的样品长度和温度依赖的单层和多层六方氮化硼的晶格热导率显示出良好的协议与实验数据。
2017-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Optical and Acoustic Phonons in Turbostratic and Cubic Boron Nitride Thin Films on Diamond Substrates
该研究通过拉曼、布里渊-曼德尔斯塔姆光谱及HRTEM，表征金刚石衬底上t-BN与c-BN薄膜的声子特性，发现布里渊-曼德尔斯塔姆光谱可区分c-BN的体纵与表面声学声子，为超宽禁带器件热管理提供参考。
2023-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Direct and indirect excitons in boron nitride polymorphs: a story of atomic configuration and electronic correlation
本文计算和讨论了六方氮化硼（hBN）的单层结构和三种体相（通常的AA'堆积、Bernal AB和菱面体ABC）的电子能带结构和激子色散。重点研究了原子组态和电子空穴相互作用引起的电子能带结构和激子色散的变化。计算是在\textit{ab initio}多体微扰理论（GW和Bethe Salpeter方程）的水平上进行的，采用了适当的紧束缚模型。我们证实了从直接到间接的电子间隙的变化时，从单层到散装系统，我们给出了一个详细的说明其起源，通过比较不同的堆叠顺序的效果。我们强调，电子-空穴相互作用的列入是至关重要的正确描述的动量依赖的色散的激发。它是激子色散相对于从独立粒子图像中的激发色散获得的激子色散。在AB堆叠中，这种效应是特别重要的，因为尽管间接的电子带隙，最低的激子被预测为直接的。
2018-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Huge excitonic effects in layered hexagonal boron nitride
用全电子GW近似计算了块状六方氮化硼的准粒子能带结构，结果表明该化合物是一种间接带隙半导体。用电子-空穴双粒子格林函数的Bethe-Salpeter方程的解计算了它的光谱，结果与已有的实验数据符合得很好。对带隙内的激子结构进行了详细的分析，发现激子属于Frenkel类，并被紧紧地限制在层内。计算的激子结合能比Watanabe { \it et al}使用Wannier模型解释他们的实验结果并假设h-BN是直接带隙半导体得到的激子结合能大得多。
2005-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of silicon rich silicon nitride (SixNyHz) from first principles
用密度泛函微扰理论计算了SixNyHz的复折射率的实部和虚部。光谱的反射率，吸收系数，能量损失函数（ELF），和折射率，得到。Si_3N_4的计算结果与已有的理论和实验结果一致。为了了解富硅氮化硅中电子能量损失的机理，研究了硅掺杂率、掺杂位置以及表面H对ELF的影响。已经发现，所有的缺陷，如悬挂键在体和表面，增加的ELF的强度在低能量范围内（低于10 eV）。体相和表面上的H具有愈合效应，其可以通过饱和悬挂键来降低损耗峰的强度。电子结构分析证实了ELF变化的原因。结果表明，ELF的变化不仅受材料成分的影响，而且受材料微观结构的影响。结果可用于调整光学性质，在这种情况下，ELF的富Si的Si 3 N 4，这是必不可少的次级电子发射应用。
2015-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxy growth of cadmium telluride structures on hexagonal boron nitride
本研究首次实现了在二维六方氮化硼（hBN）衬底上通过分子束外延生长碲化镉（CdTe）量子阱，经氦温光致发光验证其存在，且该生长所需温度比体衬底低70-100℃，为三维半导体在二维衬底上的外延生长提供了新可能。
2023-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Phase stability, chemical bonding and mechanical properties of titanium nitrides: A first-principles study
我们对所有稳定的氮化钛进行了第一性原理的进化搜索，发现除了众所周知的岩盐型TiN之外，还发现了新的基态Ti $_3$ N $_2$、Ti $_4$ N $_3$、Ti $_6$ N $_5$在大气压下，以及Ti $_2$ N和TiN $_2$在更高压力下。最新的富氮结构呈现出封装的N $_2$哑铃状结构，在60 GPa下N-N距离为1.348 μ m，并且TiN $_2$被预测为机械稳定的（可淬火的）。我们的计算的机械性能（体积模量，剪切模量，杨氏模量，泊松比，和硬度）是在良好的协议与现有的实验数据，并表明，氮化钛的硬度随着氮含量的增加而增加。氮化钛的硬度是通过强化定向共价键和消除Ti-Ti金属键而提高的。在预测的化合物中，TiN $_2$具有最高的硬度，为27.2 GPa。
2014-11-06 cond-mat.mtrl-sci
A theoretical investigation of structural, electronic and optical properties of bulk copper nitrides
我们提出了一个详细的第一性原理DFT研究的状态方程（EOS），能量优化的几何形状，相稳定性和电子性质的块状晶体Cu3N，CuN和CuN2在一组20个不同的结构相。我们分析了这三种化学计量的不同结构偏好，并确定了它们的平衡结构参数。对相对最稳定相的能带结构和态密度进行了仔细的研究。此外，我们进行了无规相位近似（RPA）的介电张量的GW0计算，以研究实验合成的相Cu3N（D0_9）的光谱。所得结果与实验和以前的计算进行了比较。
2012-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.comp-ph
Oxidising and carburising catalyst conditioning for the controlled growth and transfer of large crystal monolayer hexagonal boron nitride
层状氮化硼（h-BN）作为2D材料技术的必要支撑体、密封剂和阻挡层是公认的，而且最近还作为活性物质用于从双曲超颖表面到室温单光子源的应用。对于h-BN层，迫切需要具有成本效益的、可扩展的和高质量的生长技术。我们利用广泛可用的铁箔的催化化学气相沉积（CVD）的h BN和报告的显着作用的散装溶解物种在h-BN CVD，特别是溶解氧和碳之间的平衡。一个简单的预生长调节步骤的铁箔，使我们能够定制一个容错的可扩展的CVD工艺，以得到非常大的h-BN单层域。我们还开发了一种简便的方法，通过控制湿度氧化和随后的快速蚀刻薄的界面氧化铁，从而避免了大量的箔的杂质，用于改善转移生长的h-BN远离铁表面。我们展示了晶圆级（2英寸）生产，并利用这种h-BN作为石墨烯的保护层，用于集成（光）电子器件制造。
2020-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Silver-Platinum nanoparticles and nanodroplets supported on silica surfaces: structure and chemical ordering
本文通过蒙特卡罗模拟研究二氧化硅支撑体的无序与粗糙度对AgPt纳米颗粒结构和化学有序性的影响，揭示弱相互作用基底界面处原子排列的变化规律。
2023-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
First Principles Study on the Formation of Yttrium Nitride in Cubic and Hexagonal Phases
我们研究了Y原子以两种常见的密堆积方式排列的氮化钇的形成：AB堆积（hcp对称）是金属钇的基态，而ABC堆积（fcc对称）是氮化钇的基态。鉴于YN和Y之间的不同对称性，当N并入Y晶格中时，必然存在相变（hcp->fcc）。通过第一性原理计算，我们对Y的AB和ABC堆积中N逐渐掺入八面体间隙的情况进行了系统的研究。我们报告的生成热，体积模量，晶格参数和电子结构的氮化物。我们发现两种金属排列在物理上都是可以实现的。此外，对于低氮掺入，两相可以共存。然而，对于高氮浓度的立方相是有利的30 kJ mol-1的利润率。这些结果是重要的，因为fcc-YN是半导体的，并且可以用作电子器件中的有源层。
2007-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of bulk semiconductors and graphene/boron-nitride: The Bethe-Salpeter equation with derivative discontinuity-corrected DFT energies
提出了一种有效的实现Bethe-Salpeter方程（BSE）的材料的光学性质的投影增广波方法GPAW。单粒子能量和波函数从GLLBSC功能，其中明确包括衍生物的不连续性，是计算成本低廉，并产生良好的基本差距。电子-空穴相互作用包括通过BSE使用的静态屏蔽的相互作用在随机相位近似评估。对于一组有代表性的半导体和绝缘体，我们发现很好的协议与实验的介电函数，吸收的发病，和最低的激子功能。对于石墨烯和六方氮化硼（h-BN）的二维系统，我们发现与以前的多体计算很好的协议。对于石墨烯/h-BN界面，我们发现，h-BN层的基本和光学带隙分别减少了2.0 eV和0.7 eV，相比独立的h-BN。这种减少是由于图像电荷屏蔽，其在GLLBSC计算中显示为导数不连续性的减少（消失）。
2012-06-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Characterization and manipulation of individual defects in insulating hexagonal boron nitride using scanning tunneling microscopy
缺陷在决定大多数材料的性能方面起着关键作用，并且由于它们往往高度局部化，因此在单缺陷水平上表征它们特别重要。扫描隧道显微镜（STM）具有成像导体，半导体和薄膜中的单个点缺陷的电子结构的历史，但纳米尺度的单缺陷电子表征仍然是本征体绝缘体的一个难以捉摸的目标。在这里，我们报告的表征和操纵的本征体六方氮化硼（BN）绝缘体通过STM的个别本征缺陷。通常，这是不可能的，因为缺乏用于电流的导电漏极路径。我们克服了这个问题，采用石墨烯/BN异质结构，它利用石墨烯的原子薄的性质，允许可视化的缺陷现象，在下面的散装BN。我们观察到三种不同的缺陷结构，我们归因于体内的块状绝缘氮化硼的缺陷。使用扫描隧道光谱（STS），我们获得这些BN缺陷结构的电荷和能级信息。除了表征这样的缺陷，我们发现，它也可以通过施加到我们的STM尖端的电压脉冲来操纵它们。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exploring methods for creation of Boron-vacancies in hexagonal Boron Nitride exfoliated from bulk crystal
本研究探索了从块体晶体剥离的六方氮化硼中硼空位的制备方法，比较了聚焦离子束、电子辐照和离子注入技术，发现薄片厚度和样品清洁对优化缺陷生成至关重要。
2023-05-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum Emission from Defects in Single Crystal Hexagonal Boron Nitride
块体六方氮化硼（hBN）是一种高度非线性的天然双曲材料，在现代纳米光子学应用中吸引了主要关注。然而，迄今为止还没有报道其在光谱的可见部分中的光学性质和由散装hBN托管的量子发射器的研究。在这项工作中，我们研究了在红色光谱范围内使用亚带隙光激发的hBN晶体的发射特性。在室温下观察到缺陷的量子发射，并详细描述了其特征。我们的研究结果推进了hBN在量子纳米光子学技术中的应用，并增强了我们对其光学性质的基本理解。
2016-03-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Exciton-phonon coupling in the UV absorption and emission spectra of bulk hexagonal boron nitride
我们提出了一个\textit{ab initio}方法来计算强激子效应下的声子辅助吸收和发射光谱。我们将该方法应用于具有间接带隙的块状六方氮化硼，并以其在UV范围内的强发光而闻名。我们首先分析了间接能隙波矢$\overline{q}$处的激子。这些激子与$\overline{q}$处的各种声子模式的耦合表示为原子的均方位移与光学响应函数相对于沿着声子本征矢量的原子位移的二阶导数的乘积。在与$\overline{q}$相当的超原胞中用有限差分格式数值计算了导数。我们使用细致平衡参数来获得发射和吸收过程之间的强度比。我们的结果解释了最近的发光实验，并揭示了激子-声子耦合通道负责的发射线。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Properties of Group III-a Nitride Sheets by Molecular Simulation
我们已经进行了第一性原理总能量计算，以研究新型N12 X12 H12（X=B，Al，Ga，In，TI）氮化物的结构和反应性参数，在它们的晕苯类（C24 H12）结构来模拟这些片。在广义梯度近似（GGA）和Perdew-Wang和Perdew-Burke-Ernzerhof（PWC，PBE）参数化中的局域密度近似以及双极化原子基（DNP）中处理交换和关联势能。报道了它们的化学势、硬度、亲电指数和键长。结构的键长与体相的键长相似。HOMO和LUMO之间的带隙从BN（5.18eV）减小到TlN（1.76eV）。同时，除了TlN之外，极性增加。
2009-07-30 cond-mat.mtrl-sci
High pressure bulk synthesis of InN by solid state reaction of binary oxide in a multi-anvil apparatus
我们提出了一种新的方法来合成块体氮化铟通过一个简单的固态化学反应进行的流体静力高压/高温条件下，在多砧装置，不涉及气体或溶剂在该过程中。反应发生在二元氧化物$In_2O_3$和作为氮源的粉末形式的高反应性$Li_3N$之间。通过粉末X射线衍射成功地证实了在350 °C和P $\geq$ 3 GPa下形成InN的六方相，其中存在$Li_2O$作为独特的副产物。在弱酸性溶液中进行简单的洗涤过程，然后离心，可以获得作为沉淀物的纯InN多晶粉末。利用类似的过程，可以在T $\geq$ 600 ℃和P $\geq$ 2.5 GPa下由$Ga_2O_3$和$Li_3N$获得纯的块状GAN。这些结果指出，特别是对于InN，一种清洁和创新的方式来生产大量的电子和能源技术领域最有前途的氮化物之一。
2023-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of nanocones of boron nitrite
采用第一性原理计算方法研究了具有不同向错角$θ=nπ/3$的氮化硼纳米锥的电子结构。具有奇数值的$n$的纳米锥呈现反相边界，其导致纳米锥的功函数相对于本体BN值减少多达2 eV。相比之下，具有均匀的$n$值的纳米锥不具有这样的缺陷，并且呈现与BN体值非常相似的功函数。这些结果应该有很强的后果氮化硼纳米锥和纳米管的场发射性能。
2004-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic recombinations in hBN: from bulk to exfoliated layers
六方氮化硼（h-BN）和石墨在结构上相似，但具有非常不同的性质。它们在石墨烯基器件中的组合现在成为一个巨大的研究焦点，评估晶体缺陷在其中所起的作用变得尤为重要。在这项工作中，阴极射线发光（CL）性能的六方氮化硼微晶的报道和比较，从他们机械剥离的纳米片。首先，结构缺陷的存在和结合激子的复合强度之间的联系，即所谓的D系列，得到证实。低缺陷的h-BN区域进一步证明了CL光谱映射（高光谱成像），使我们能够观察到新的功能，在近带边区域，暂时归因于激子重组的声子副本。第二，h-BN的厚度减少到六个原子层，使用机械剥离，如原子力显微镜所证明的。即使在这些低厚度下，发光仍然强烈，并且激子复合能量相对于本体没有强烈地改变，如从理论计算所预期的，表明h-BN中的激子非常紧凑。
2014-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Alternative Stacking Sequences in Hexagonal Boron Nitride
在层状二维材料中，连续片材的相对取向，即堆叠顺序，对于材料的电子、热和机械性能至关重要。通常，不同的堆叠序列具有相当的内聚能，导致替代的稳定晶体结构。在这里，我们从理论和实验上探讨不同的堆叠顺序在范德华键合材料六方氮化硼（h-BN）。我们研究的总能量，电子带隙，和介电响应张量为五个不同的高对称性堆积序列的散装和双层形式的h-BN。两个序列，通常假设的AA'序列和相对未知的（对于h-BN）AB（Bernal）序列，被预测具有很低的能量。我们提出了一种可扩展的改进的化学气相沉积方法，其产生几乎纯的AB堆叠的h-BN的大薄片;这种新材料补充了通常可用的AA堆叠的h-BN。
2018-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Excitons in boron nitride single layer
氮化硼单层属于二维材料家族，其光学性质目前受到相当大的关注。强烈的激子效应已经被观察到的散装和更强的影响，预测单层。在这里，我们提出了一个详细的研究，这些属性相结合的\textit{ab initio}计算和紧束缚Wannier分析在实空间和倒易空间。由于简单的能带结构与单价（$π$）和导电（$π^*$）带的紧束缚分析成为准定量只有两个可调参数，并提供了工具的激子特性的详细分析。强烈偏离通常的氢模型的证据。基态激子不是真正的Frenkel激子，而是一种非常局域化的“紧束缚”激子。其他的类似于在过渡金属二硫属化物中发现的那些，虽然更局部化，但可以在Wannier-Mott方案中描述。
2016-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Two-photon absorption in two-dimensional materials: The case of hexagonal boron nitride
我们分别用从头算实时Bethe-Salpeter方法和紧束缚激子问题的实空间解计算了体相和单层六方氮化硼（hBN）的双光子吸收.双光子吸收服从不同的选择规则，从那些管理线性光学，因此提供了补充信息的电子激发的hBN。结合对称性分析的模拟结果，我们表明，双光子吸收是能够探测的最低能量$1s$状态的单层hBN和最低的暗退化的散装hBN的暗态。这种偏离“通常”的选择规则的基础上连续类氢模型内解释一个简单的模型，占结晶对称性。同样的模型也适用于具有相同点群对称性的其他二维材料，如过渡金属硫属化物。我们还讨论了与体层堆叠的反转对称性有关的选择规则。
2018-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
