The electronic band structure and optical properties of boron arsenide
我们采用相对论准粒子自洽$GW$方法计算了硼砷化物的电子能带结构和光学性质，通过求解Bethe-Salpeter方程，考虑了电子-空穴相互作用.我们还用标准和混合密度泛函理论计算了它的电子和光学性质。我们表明，包括自洽性和顶点校正提供了实质性的改善，在计算的频带功能，特别是当我们的结果与以前的计算使用单发$GW$的方法和各种DFT方法，从其中一个相当大的分散在计算的间接和直接的带隙已被观察到。我们发现，BA具有1.674 eV的间接间隙和3.990 eV的直接间隙，与实验和其他可比的计算研究一致。混合DFT再现间接间隙以及，但提供不太准确的值为其他带的功能，包括自旋轨道分裂。我们计算的玻恩有效电荷和介电常数证实了这个III-V系统的不寻常的共价键合特性。
2019-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and tunability of 2D hexagonal boron arsenide
群论和密度泛函理论的方法相结合，以获得紧凑和准确的$k\cdot p$哈密顿量，描述周围的$K$和$Γ$点的二维材料六方硼砷化物（h-BAs）的能带结构预测是一个重要的低带隙材料的电，热电和压电性能，补充了研究充分的二维材料六方氮化硼。卤化硼砷化物是一种直接带隙材料，在$K$点处具有带极值。带隙变为间接的，在受到强电场或双轴应变的$Γ$点处具有导带最小值。在甚至更高的电场强度（约0.75 V/ $Å$）或大应变（$14$ ~ 1%）下，2D六方硼砷化物变成金属。我们的$k\cdot p$模型包括了应变、电场和磁场的影响。优秀的定性和定量之间的协议密度泛函理论和$k\cdot p$预测证明了不同类型的应变和电场。
2019-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band structure and carrier effective masses of boron arsenide: effects of quasiparticle and spin-orbit coupling corrections
我们确定的基本电子和光学性质的高热导率的III-V族半导体砷化硼（BAs）使用密度泛函和多体微扰理论，包括准粒子和自旋轨道耦合修正。我们发现，基本的带隙是间接的值为2.049 eV，而最小的直接带隙的值为4.135 eV。我们计算了载流子的有效质量，并报告了空穴比电子更小的值，这表明空穴迁移率更高，p型掺杂更容易。静态介电常数和高频介电常数之间的小差异表明BA仅为弱离子。我们还观察到，介电函数的虚部表现出强吸收峰，这对应于能带结构中的平行带。我们估计的激子结合能为43毫电子伏表明，激子是相对稳定的，在室温下对热解离。我们的工作提供了理论见解的基本电子性质的BA指导实验表征和设备的应用。
2019-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Thermal expansion coefficient and lattice anharmonicity of cubic boron arsenide
最近的测量一个不寻常的高热导率约1000 W m-1 K-1在室温下立方硼砷化物（BAs）确认从理论预测，并建议这种半导体化合物的热管理应用的潜在应用。材料的热膨胀系数和Grüneisen参数的知识有助于对其晶格非谐性的基本理解和评估其作为热管理材料的效用。然而，以前的理论计算的热膨胀系数和Grüneisen参数的BA产生不一致的结果。本文报道了从300 ~ 773 K的X射线衍射测量得到的BA的线性热膨胀系数。测量结果是在良好的协议与我们的从头计算，占原子相互作用的第五近邻。利用测得的热膨胀系数和比热，在300 K下得到BAs的Grüneisen参数为0.84 +/- 0.09，与从第一原理计算的值0.82非常一致，并且远低于先前的理论结果。我们的研究结果证实，BAs表现出更好的热膨胀系数匹配常用的半导体比其他高导热材料，如金刚石和立方氮化硼。
2019-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Deep-potential enabled multiscale simulation of gallium nitride devices on boron arsenide cooling substrates
本文利用机器学习深度势能对BAs-GaN异质结构进行多尺度模拟，揭示其265 MW m⁻²K⁻¹的超高界面热导及晶粒尺寸与边界热阻的竞争关系，为高效散热电子器件设计提供新途径。
2024-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-breaking strain drives significant reduction in lattice thermal conductivity: A case study of boron arsenide
本文通过第一性原理计算发现单轴拉伸应变通过解除声子简并和软化声子谱显著增加三声子与四声子散射，使砷化硼晶格热导率在室温下降低近80%，为通过调控晶体对称性操纵热输运提供了新途径。
2025-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Point defects and dopants of boron arsenide from first-principles calculations: donor compensation and doping asymmetry
我们应用混合密度泛函理论计算，以确定形成能量和热力学电荷跃迁水平的原生点缺陷，常见的杂质，和浅掺杂的BA。我们发现硼相关的缺陷如V_B、B_As、B_i-V_B复合物和反位对是主要的本征缺陷。由于V_B和B_As的受主型特性，期望天然BA呈现p型导电。在我们探索的常见杂质中，我们发现C替代缺陷和H杂质具有相对较低的形成能，并且可能贡献自由空穴。令人惊讶地发现间隙氢在中性电荷状态下也是稳定的。Be_B、Si_As和Ge_As是优良的浅受主，它们具有低的电离能（< 0.03 eV），其它点缺陷的补偿作用可以忽略不计。另一方面，诸如Se_As、Te_As、Si_B和Ge_B的施主具有相对大的电离能（~0.15 eV），并且可能被诸如B_As和V_B以及C_As、H_i和H_B的原生缺陷钝化。空穴和电子掺杂的不对称性源于导带由于其硼轨道特性而具有的重有效质量，以及补偿施主的硼相关本征缺陷。
2018-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence mapping and time-domain thermo-photoluminescence for rapid imaging and measurement of thermal conductivity of boron arsenide
立方硼砷化物（BAs）由于最近实验证明的高于1000 W/mK的热导率\k{appa}而引起了更大的关注。然而，它的带隙还没有得到解决，缺乏一个简单而有效的方法来探测它的晶体质量。此外，传统的\k{appa}测量方法破坏性大、耗时长，无法满足快速筛选高\k{appa}材料的迫切需求。在我们实验建立了1.82 eV作为BAs的间接带隙并观察到室温带边光致发光后，我们开发了两种新的光学技术，可以提供快速和非破坏性的表征\k{appa}，样品制备很少：光致发光映射（PL映射）和时域热光致发光（TDTP）。PL-映射提供了几乎实时的晶体质量和毫米级晶体表面上的\k{appa}的图像;而TDTP允许我们拾取样品表面上的任何点，并使用纳秒激光脉冲测量其\k{appa}。这些新技术揭示了表观单晶不仅在\k{appa}中是不均匀的，而且还由非常不同的\k{appa}畴组成。由于PL-mapping和TDTP是基于带边PL及其对温度的依赖性，因此它们可以应用于其他半导体，从而为快速识别和开发高\k{appa}半导体材料铺平了道路。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Impacts of Point Defects on Shallow Doping in Cubic Boron Arsenide: A First Principles Study
Idaho National Laboratory（爱达荷国家实验室）；Department of Mechanical Engineering, University of Utah（犹他大学机械工程系）
研究通过第一性原理方法分析点缺陷对立方硼砷化物p型和n型掺杂的影响，发现特定缺陷对掺杂有促进或抑制作用，为BAs基电子器件发展提供理论依据。
2024-11-08 cond-mat.mtrl-sci
One-particle and excitonic band structure in cubic Boron Arsenide
本文利用自洽多体微扰理论预测立方砷化硼的单粒子和激子能带结构，发现其单粒子性质与硅相似但价带质量变化异常小，并揭示暗激子可低至约1.5 eV，对光电子应用具有重要意义。
2023-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and valleytronic properties of crystalline boron-arsenide tuned by strain and disorder
采用从头算密度泛函理论（DFT）和DFT+相干势近似（DFT+CPA）分别研究了面内应变和位对角无序对立方硼砷化物（BAs）电子结构的影响.它表明，拉伸应变和静态对角无序都降低了半导体的一个粒子带隙的BA，和V形的p带电子状态出现-使先进的valleytronics的基础上应变和无序的半导体体晶体。在双轴拉伸应变接近15%的价带线形相关的光电子学显示符合一个报告的GaAs在低能量。静态无序的作为网站上发挥的作用是促进p型导电性的无应变的BAs体晶体，与实验观察一致。这些发现阐明了半导体和半金属的电子自由度在晶体结构和晶格无序中的复杂和相互依赖的变化。
2022-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Persistent hot carrier diffusion in boron arsenide single crystals imaged by ultrafast electron microscopy
立方硼砷化物（BAs）由于其高导热性，在微电子热管理领域具有广阔的应用前景。最近，它作为光电材料的潜力也在探索中。然而，由于可用的高质量晶体尺寸小，测量其光载流子输运性质仍然具有挑战性。在这里，我们使用扫描超快电子显微镜（SUEM）直接可视化的光激发载流子在BA单晶的扩散。令人惊讶的是，我们观察到双极扩散在低的光通量与持续的热载流子动力学超过200皮秒，这可以归因于声学和光学声子之间的大的频率间隙，相同的功能，是负责高的热导率。在较高的光通量下，我们观察到自发的电子-空穴分离。我们的研究结果表明，BA是一种有吸引力的光电材料结合高的热导率和优良的光载流子输运性能。我们的研究还证明了SUEM探测新兴材料中光载流子传输的能力。
2022-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Temperature Dependence of Thermal Conductivity in High-Purity Cubic Boron Arsenide
本文通过合成高纯度同位素富集c-BAs单晶，利用TDTR、布里渊/拉曼散射和TRM测量，揭示了其热导率在300-600 K间呈现比理论预测更强的1/T²温度依赖性，并发现高导热样品中仍存在缺陷。
2025-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of boron arsenide above 2100 watts per meter per Kelvin at room temperature
本研究通过降低杂质浓度制备出室温热导率超2100 W/mK的砷化硼单晶，发现其热导率呈T^-1.8依赖关系，推动相关材料实验与理论研究发展。
2025-05-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Native point defects from stoichiometry-linked chemical potentials in cubic boron arsenide
点缺陷的存在通常会破坏半导体中的化学计量。例如，AB化合物中A位上的空位使晶体富含B。当化学计量比改变时，化学势也改变。虽然流行的第一性原理方法提供了显着的洞察点缺陷的特点，在一个透明的方式，晶体化学计量和化学势之间的关键联系，通常没有。然而，对化学势的特别选择可能导致在某些费米能级范围内的非物理负形成能，以及电荷平衡的问题。在这里，我们制定了一个规范的框架，描述了每个元素的化学势是如何直接链接到（非）化学计量条件下的晶体的组成，而不是特设假设的化学势是在一定的生长条件下的元素限制。因此，在带隙内化学势随费米能级变化，形成能为正。使用这样的方法，我们目前的$ab$ $initio$的结果，本征点缺陷的BA，具有超高的室温热导率的半导体。我们发现，反位是非化学计量比材料的本构缺陷，而B $_\mathrm{As}$反位和B空位占主导地位的化学计量比材料。我们进一步讨论的热力学平衡和电荷中性点的BAs根据我们的化学计量确定的化学势。如前所述，我们的工作提供了一种更适用和更容易获得的方法来解决半导体中的缺陷形成能，特别是那些通常看到负形成能的宽禁带半导体。
2021-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity above 2000 W/m.K in Boron Arsenide by Nanosecond Transducer-less Time-Domain Thermoreflectance
该研究通过新开发的纳秒无传感器时域热反射技术，在高质量立方砷化硼中测得室温热导率超过2000 W/m·K，与金刚石相当，挑战了现有理论模型，并展示了其在下一代电子器件中的应用潜力。
2025-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Activated lone-pair electrons lead to low lattice thermal conductivity: a case study of boron arsenide
降低导热系数（$κ$）是提高热电性能的有效途径，可实现热能直接固态转化为电能，在废弃物资源再利用方面具有重要的应用价值。在这项研究中，我们提出了一种有效的方法来实现低$κ$通过引入孤对电子或使孤对电子立体化学活性通过键纳米设计。作为案例研究，通过在三维立方砷化硼（c-BA）的（111）横截面处切割，由于立体化学活化的孤对电子，在所得的石墨烯类BA（g-BA）的二维系统中，$κ$降低了一个以上的数量级。类似的概念也可以扩展到其他含有BAs以外孤对电子的体系，如III-V族化合物，其中发现二元化合物的$κ$调制与电负性差之间存在很强的相关性，因此，孤对电子与小的电负性差结合可能是通过键纳米设计来改变配位环境以降低$κ$的指标。所提出的实现低$κ$的方法和本研究中揭示的潜在机制将在很大程度上有利于设计具有改进性能的热电器件，特别是在未来的研究中，涉及新材料的能源应用。
2019-03-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Exceptional Optical Phonon Coherence in Enriched Cubic Boron Arsenide via Suppression of Three-Phonon Scattering
Rice University（莱斯大学）；University of Houston（休斯顿大学）；Texas Tech University（德克萨斯理工大学）
研究揭示了富集立方硼砷中光学声子相干性的提升，通过抑制三声子散射，实现了高纯度下的高品质因子声子相干性，为理解声子散射机制提供了关键见解。
2026-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrahigh interfacial thermal conductance for cooling gallium oxide electronics using cubic boron arsenide
该研究通过机器学习势与非平衡分子动力学计算β-Ga₂O₃/cBAs界面热导，并结合有限元模拟，证明cBAs可凭借超高热导率和界面热导高效冷却氧化镓器件。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Idealizing Tauc Plot for Accurate Bandgap Determination of Semiconductor with UV-Vis: A Case Study for Cubic Boron Arsenide
针对Tauc图法因基线吸收导致半导体带隙测定误差的问题，提出先去除吸收光谱基线再构建理想化Tauc图的新方法，验证了其有效性并解决了立方砷化硼带隙值的报道差异。
2023-06-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Higher-Order-Phonon Scattering Governs Targeted Control of Heat Conduction in Bulk Boron Arsenide
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；National University of Defense Technology（国防科技大学）
通过第一性原理计算和声子玻尔兹曼输运分析，研究了定向声子激发对bulk硼砷热导率的强频率依赖性调控，揭示四声子散射对热导率抑制的关键作用。
2026-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Basic Physical Properties of Cubic Boron Arsenide
立方砷化硼（BAs）是一种新兴的半导体材料，具有创纪录的1300 W/mK的高热导率。然而，BA的许多基本性质仍然未经实验探索。在这里，第一次，我们报告了系统的实验测量的重要物理性质的BA，包括带隙，光学折射率，刚度，弹性模量，剪切模量，泊松比，热膨胀系数，和热容。特别地，使用光吸收和法布里-珀罗干涉来测量室温下1.82 eV的光学带隙和3.29（657 nm）的折射率。基于超快光泵浦探测光谱的皮超声波方法被用来测量326 GPa的高弹性模量，这是硅的两倍。此外，温度相关的X射线衍射被用来测量线性热膨胀系数为3.85 x10 ^-6/K;这个值非常接近原型半导体，如GAN，这强调了BA用于冷却高功率和高频电子器件的前景。我们还进行了从头算理论计算，并观察到良好的协议之间的实验和理论结果。重要的是，这项工作的目的是建立一个数据库（表I）的基本物理性质的BA与期望，这种半导体将激发广泛的研究和应用在电子，光子学和力学。
2019-11-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Heterointerface control over lithium-induced phase transitions in MoS2 heterostructures
二维材料及其异质结构的相变使得许多应用成为可能，包括电化学能量存储、催化和存储器;然而，这些转变进行的成核途径仍然未被探索，阻碍了对这些应用的工程控制。在这里，我们证明了锂嵌入诱导的2 H-1 T '相变在MoS 2的进行通过在异质界面处的1 T'相的成核，通过监测相变的MoS 2/石墨烯和MoS 2/六方氮化硼（hBN）异质结构在嵌入过程中的拉曼光谱原位。我们观察到，与hBN-MoS 2异质界面相比，石墨烯-MoS 2异质界面需要在所施加的电化学电势中增加0.8V以使MoS 2中的1 T '相成核。石墨烯-MoS 2异质界面处增加的成核势垒是由于异质界面处从锂到MoS 2的电荷转移减少，因为基于从头计算，锂也掺杂石墨烯。此外，我们表明，1 T '域的增长传播沿异质界面，而不是通过内部的MoS 2。我们的结果提供了第一个实验观察的异质形核和生长的嵌入诱导的相变在二维材料和异质界面的影响，他们的相变。
2021-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Characterization of Lattice Thermal Transport in Two-Dimensional BAs, BP, and BSb: A First-Principles Study
自从Lindsay等人从理论上预测了立方硼砷化物（c-BAs）的高热导率以来，c-BAs的热导率一直是一个难题。在2013年，无数的研究都集中在这种特殊的材料上。最近，c-BA已被实验证实具有约1，100 W/m-K的热导率。在这项研究中，我们研究了很少研究的二维六方结构的砷化硼（h-BAs）使用第一性原理方法和解决玻尔兹曼输运方程的声子。传统上，高热导率材料的良好指标是其高德拜温度和高声子群速度。然而，我们确定的h-BAs有一个更低的德拜温度和平均声子群速度相比，其他单层硼-V化合物的氮化硼（h-BN）和磷化硼（h-BP），但奇怪的是，它具有较高的热导率。进一步的研究表明，这是由于大的质量不平衡引起的声子频率间隙，这导致了受限的Umklapp声子-声子散射通道，从而导致更高的热导率。我们确定的单层h-BA的固有晶格热导率为362.62 W/m-K在室温下，这是相当高的相比，其他单层硼-V化合物的h-BN（231.96 W/m-K），h-BP（187.11 W/m-K），和h-BSb（87.15 W/m-K）。这项研究为研究一类新的单层结构及其所具有的性质打开了大门。
2018-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial energy barrier height of Al$_2$O$_3$/H-terminated (111) diamond heterointerface investigated by X-ray photoelectron spectroscopy
研究了在120°C下通过原子层沉积（ALD）在硼和磷掺杂的氢封端（111）金刚石上沉积的高k电介质Al $_2$ O $_3$的界面能带结构。通过X射线光电子能谱学测量了Al $_2$ O $_3$ /H（111）p和Al $_2$ O $_3$/H（111）n的芯能级结合能和价带顶值，得出两种异质结的价带偏移分别为Δ EPDMATHABMO = 1.8 eV和Δ EPDMATHABMO = 2.7 eV.由O 1 s光电子能量损失谱测量ALD Al $_2$ O $_3$带隙能量为$E_G^{ Al_2O_3}$ = 7.1eV。结果表明，Al $_2$ O $_3$ /H（111）p和Al $_2$ O $_3$ /H（111）n异质结构的界面能带图构型均为II型，其导带偏移分别为ΔE $_C$ = 0.2 eV和ΔE $_C$ = 1.1 eV.讨论了掺杂（111）氢端金刚石在开发未来金刚石MOSFET中的应用。
2017-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Interface Structure and Electronic Properties in Cubic Boron Nitride - Diamond Heterostructures
本研究通过密度泛函理论揭示了立方氮化硼-金刚石异质界面的稳定性、导电类型及可调带排列，为高功率电子器件设计提供了理论指导。
2025-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Heterointerface effects in the electro-intercalation of van der Waals heterostructures
材料中电子/离子电荷积累的分子尺度操纵是一个突出的挑战，特别是在电化学储能领域。层状范德华晶体是一类能使离子可逆地嵌入到层间间隙中而与基质原子晶格结合的材料。主要是出于对高容量电池阳极的探索，复合材料中的离子嵌入是一个深入研究的主题。然而，异质层改变嵌入反应的确切作用和能力仍然难以捉摸。以前的研究vdW的混合代表合奏测量在宏观薄膜/粉末，这不允许隔离和调查的化学在个别的2维（2D）接口。在这里，我们展示了不同的VDW层的单个原子界面的水平上的锂的嵌入。制造基于由确定性堆叠的六方氮化硼、石墨烯（G）和二硫属钼（MoX 2; X = S，Se）层组成的vdW异质结构的电化学器件，使得能够直接解析离散异质界面的嵌入中的中间阶段和电荷转移到各个层的程度。与低温量子磁振荡测量耦合的操作磁阻和光谱显示，与MoX 2/MoX 2同质界面相比，G和MoX 2之间的紧密vdW异质界面的产生在MoX 2中产生超过10倍的电荷积累，同时强制比本体MoX 2的负嵌入电势至少0.5V。除了能量存储，我们新的实验和计算相结合的方法来操纵和表征分层系统的电化学行为，开辟了新的途径来控制2D（光）电子器件中的电荷密度。
2018-03-27 cond-mat.mtrl-sci
BAs and boride III-V alloys
砷化硼是III-V族砷化物系列BAs-AlAs-GaAs-InAs中最常被忽略的一员，它的电子结构与硅相似：其γ导带底是类p型（γ_15），而不是类s型（γ_1c），具有类X_1c的间接带隙，其键电荷几乎均匀地分布在晶胞中的两个原子上，表现出近乎完美的共价性。其原因可以追溯到硼中极低的原子p轨道能量，以及相对于大多数其他III-V族化合物，BA中异常强烈的s-s排斥。我们发现出乎意料的价带偏移的BA相对于GaAs和AlAs。BAs的价带最大值（VBM）显著高于AlAs，尽管BAs的键长小得多，GaAs的VBM仅略高于BAs。这些效应是由VBM处阳离子和阴离子状态的异常强烈混合引起的。对于BAs-GaAs合金，我们发现（i）相对较小（~3.5 eV）且与成分无关的带隙弯曲。这意味着，虽然向GaAs中加入少量的氮降低了带隙，但向GaAs中加入少量的硼提高了带隙（ii）导带中的硼“半定域”态（类似于GaN-GaAs合金中的那些），以及（iii）比GaN-GaAs合金中更小的体混合势垒。硼化物III-V合金的独特特性为带隙工程提供了新的机会。
2000-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Heterointerface effects on lithium-induced phase transitions in intercalated MoS2
近十年来，人们详细研究了MoS2从半导体2H到半金属1T '相的嵌入诱导相变;然而，MoS2与其他二维（2D）晶体之间的异质界面对相变的影响在很大程度上被忽视了。在这里，从头计算表明，在MoS2-六方氮化硼（hBN）界面处插入Li使MoS2的1T相比2H相稳定约100 mJ m-2，这表明用hBN封装MoS2可以降低插入诱导的相变所需的电化学能。然而，原位拉曼光谱的hBN-MoS2-hBN异质结构在电化学嵌入Li+的过程中表明，相变发生在相同的施加电压的异质结构作为裸MoS2。我们假设，预测的热力学稳定的1T '-MoS2-hBN界面抵消的异质界面的空间位阻施加的相变的能量障碍。相变发生在较低的施加电压加热的异质结构，这支持了我们的假设。我们的研究强调了二维异质结构的界面效应可以超越调制电性能，并可以修改电化学和相变行为。
2020-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A comparative study of the thermoelectric performance of graphene-like BX (X= P, As, Sb) monolayers
采用第一性原理计算和玻尔兹曼理论研究了类石墨烯磷化硼（BP）、砷化硼（BAs）和锑化硼（BSb）单层的电子和声子输运性质.通过考虑声子-声子散射和电子-声子散射，我们证明了BAs和BSb单分子膜中强的键非谐性可以显著地抑制声子的弛豫时间，但几乎不影响电子的弛豫时间.因此，这两个系统表现出可比的功率因数与BP单层，但低得多的晶格热导率。因此，在优化的载流子浓度下，在BAs和BSb单层中可以实现高于3.0的最大ZT值。有趣的是，在BSb单层中沿着扶手椅方向观察到非常相似的p型和n型热电性能，这在具有可比效率的热电模块的制造中至关重要。
2019-02-28 cond-mat.mtrl-sci
High thermal conductivity of high-quality monolayer boron nitride and its thermal expansion
热管理变得越来越重要，特别是在小型化的现代设备中，因此探索具有电绝缘和良好机械性能的高导热材料具有重要意义。在这里，我们报告说，高品质的单层氮化硼（BN）在室温下的热导率（\k{appa}）为751 W/mK。虽然小于石墨烯，但该值大于立方氮化硼（cBN），仅次于金刚石和最近发现的立方硼砷化物（BAs）。如果考虑密度，单层BN在所有半导体和绝缘体中具有第二大的每单位重量的\k{appa}，仅次于金刚石。原子级薄BN的\k{appa}随厚度增加而减小。我们的大规模分子动力学模拟使用Green-Kubo形式准确地再现了这一趋势，和密度泛函理论（DFT）计算揭示了主要的散射机制。在300-400 K的单层到三层BN的热膨胀系数（TEC）也进行了实验测量，结果是原子从头算DFT计算在更宽的温度范围内。由于其宽带隙、高导热性、出色的强度、良好的柔性以及优异的热稳定性和化学稳定性，原子级薄BN是散热应用的强有力候选者，特别是在下一代柔性电子器件中。
2019-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Thermal expansion coefficients of high thermal conducting BAs and BP materials
最近报道的立方砷化硼（BAs）和磷化硼（BP）晶体中的非常高的热导率可能为高功率密度器件的热管理提供革命性的解决方案。为了充分促进这种应用，需要考虑散热器和器件衬底之间的相容的热膨胀系数（CTE），以使热应力最小化。在这里，我们报告了我们的实验CTE的BA和BP的温度范围从100至1150 K，通过X射线单晶衍射和中子粉末衍射相结合的研究。我们证明了室温CTE，对于BA为3.6 $\pm$ 0.15 $\times$ 10 E-6/K，对于BP为3.2 $\pm$ 0.2 $\times$ 10 E-6/K，与金刚石相比，与大多数半导体（包括Si和GaAs）更相容，因此可以是未来电力电子器件中散热器材料的更好候选者。
2019-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Single- and narrow-line photoluminescence in a boron nitride-supported MoSe$_2$/graphene heterostructure
由范德华材料制成的异质结构提供了一个模板，以研究原子级尖锐的异质界面的邻近效应。特别是，近场电荷和能量转移的异质结构由半导体过渡金属二硫属化物（TMD）已吸引了兴趣，设计模型的2D“施主-受主”系统和新的光电元件。在这里，使用拉曼散射和光致发光光谱，我们报告了一个全面的表征的二硒化钼（MoSe $_2$）单层沉积到六方氮化硼（hBN）和覆盖的单层和双层石墨烯。与原子级平坦的hBN衬底一起，单个石墨烯外延层足以钝化MoSe $_2$层并提供均匀的环境，而不需要额外的覆盖层。结果，我们没有观察到光诱导掺杂在我们的异质结构和MoSe $_2$激子线宽得到窄至1.6 meV，因此接近均匀的极限。半金属石墨烯层中和2D半导体，并实现皮秒非辐射能量转移，其猝灭来自长寿命状态的辐射复合。因此，来自中性带边激子的发射在很大程度上主导MoSe $_2$ /石墨烯异质结构的光致发光光谱。由于该激子在低温下具有皮秒辐射寿命，与能量转移时间相当，因此在单层和双层石墨烯的存在下，其低温光致发光仅分别被$3.3 \pm 1$和$4.4 \pm 1$的因子淬灭。最后，虽然我们的裸MoSe $_2$ hBN表现出可忽略不计的谷极化在低温和近共振激发下，我们表明，接口MoSe $_2$与石墨烯产生一个单线发射器的谷极化和相干度高达$\sim 15\,\%$。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High phonon-limited mobility of BAs under pressure
最近的实验报道，在立方砷化硼晶体（BAs）中观察到~1000 W/mK的高热导率。为了拓展其应用范围，我们采用第一性原理计算研究了BAs族声子限制的电子输运和压力调制效应。在电子掺杂的情况下，BAs、AlAs和AlSb在BSb中表现出高频光学声子和电子之间的耦合以及低频声学声子之间的耦合。而BAs的电子-声子耦合最弱，因此具有较高的N型载流子迁移率（1740 cm ^2/Vs）。引入压力后，声子谱比电子结构有更明显的变化。声子在压力作用下硬化，导致电子-声子耦合减弱。结果表明，在50 GPa的压力下，BAs的迁移率可以提高到4300 cm^2/Vs，这对当前的半导体工业具有重要意义。
2018-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Finite temperature optoelectronic properties of BAs from first principles
砷化硼（BAs）的高导热性使其成为一种有前途的材料，用于热管理是核心的光电应用。在本工作中，我们研究了BAs的有限温度光电性质，同时考虑了电子-声子耦合和热膨胀。包含电子-声子耦合证明了捕获材料的光电性质的温度依赖性是必要的，而由于BA的高度共价键合特性，热膨胀的贡献可以忽略不计。我们预测，随着温度的升高，光学吸收开始受到红移，吸收峰变得更平滑，声子辅助吸收的能量低于那些的光学间隙具有一个系数，位于范围$10^{-3}$到$10^{-4}$ cm $^{-1}$。我们还表明，良好的协议与测量的BAs的间接带隙只有获得准确的交换，电子-声子耦合，自旋-轨道耦合效应都包括在计算中。
2019-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Uniaxial stress tuning of interfacial thermal conductance in cubic BAs/4H-SiC heterostructures
利用近第一性原理精度的机器学习势和非平衡分子动力学，研究 cBAs/4H-SiC 界面热导，发现 B-C 键合及垂直单轴应力可显著提升 ITC。
2025-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Insight into the effect of force error on the thermal conductivity from machine-learned potentials
本研究通过MD和LD模拟，系统研究了机器学习势中力误差对热导率的影响，发现MD低估热导率并提出基于朗之万恒温器的外推修正方案，修正结果与实验一致。
2024-11-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Assembly of High-Performance van der Waals Devices Using Commercial Polyvinyl Chloride Films
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
本文提出了一种利用聚氯乙烯薄膜制作耐用压印模的方法，用于高效组装二维材料异质结构，提升了器件性能和可重复性。
2025-05-13 cond-mat.mtrl-sci
