The energy landscape of fullerene materials: a comparison between boron, boron-nitride and carbon
采用密度泛函势能面上的最小跳跃全局几何优化方法，研究了中等尺寸和大尺寸硼团簇。即使对于孤立的中等大小的团簇的基态是一个笼状结构，他们是不稳定的外部扰动，如与其他团簇的接触。较大的硼团簇的能量景观是玻璃状的，并且具有大量的能量低于笼的结构。这与碳和氮化硼系统形成对比，碳和氮化硼系统在我们的最小跳跃运行中可以被清楚地识别为结构寻求者。势能景观的差异解释了为什么碳和氮化硼系统在自然界中被发现，而纯硼富勒烯还没有被发现。
2011-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Are hemispherical caps of boron-nitride nanotubes possible?
我们报告的全电子，密度泛函计算与大高斯偏振基组的最近合成的八面体B24N24笼，是完美的圆形对称，和氮化硼（BN）集群，它的存在可能会建议。我们考虑它是否是积极的可能性，这个圆笼的两半可以盖BN纳米管，模型B28N28和B32N32。能量学表明，具有这种圆形帽的BN纳米管仅比包含六个正方形的BN簇稍微不那么有利，因为在其他完美的六方晶格中仅有缺陷。由B24N24通过添加足够的六边形以隔离所有正方形而形成的更大的B96N96八面体笼在能量上不是非常有利的。这些正方形明显地突出于它原本圆形的表面。
2004-02-19 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph
Out-of-equilibrium electrons lead to record thermionic emission in LaB6 with the Jahn-Teller instability of boron cage
具有低电子功函数的材料在科学和技术的各个分支中具有巨大的需求。LaB 6是最有效的电子束源之一，具有最高亮度的电子发射。为了优化应用于各种电子束设备的电子元件的参数和设计，需要对LaB 6的非凡特性的物理机制有深入的了解。最近的实验表明，稀土硼化物的晶格和稀土离子的强耦合的传导电子的启发，我们已经研究了在六硼化镧的导带电子的状态进行红外光谱，直流电阻率和霍尔效应的研究LaB 6单晶与不同比例的10 B和11B同位素。我们发现，只有少量的电子在导带中的行为作为德鲁德型移动载流子，而高达70%的电子是远离平衡，并参与集体振荡的电子密度耦合的Jahn-Teller不稳定的刚性硼笼的振动和拉响模式的La-离子，松散地绑定到晶格。我们认为，正是这些非平衡（热）电子在导带中决定了非凡的低功函数的LaB 6的热发射。我们的观察可能指导未来寻找具有可能较低电子功函数的化合物。
2019-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Experimental Realization of Two-Dimensional Boron Sheets
硼是元素周期表中的第五种元素，具有仅次于碳的丰富化学性质。硼的一个显著特征是B12二十面体笼在本体硼和许多硼化合物中作为构建块出现。这与它的相邻元素碳形成对比，碳更喜欢2D层状结构（石墨）的块状形式。另一方面，中等尺寸的硼团簇被预测为平面或准平面，如B12+，B13+，B19-，B36等，这也与表现出各种笼状结构的碳团簇（富勒烯）形成对比。因此，硼和碳可以被看作是一组互补的化学系统，在它们的块体和团簇结构。现在，随着石墨烯的蓬勃发展，一个有趣的问题是，硼是否也可以形成单原子层2D片状结构？在这里，我们报告的第一个成功的实验实现的二维硼片。我们揭示了两种类型的硼片结构，对应于一个三角形的硼晶格与不同的安排的六边形孔。此外，我们的硼片被发现是相对稳定的抗氧化，并每周与基板相互作用。这种期待已久的2D硼片的实现可以为硼电子打开一扇大门，类似于基于石墨烯的碳电子。
2015-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical infra-red, Raman, and Optical spectra of the B36N36 cage
B36N36类富勒烯笼结构被认为是电子束辐照实验中观察到的单壳层氮化硼笼的候选结构。我们已经进行了所有的电子密度泛函计算，与大极化高斯基组，在B36N36笼。我们表明，笼子是能量和振动稳定。计算了其红外、拉曼和可见光谱。预测的光谱，结合实验测得的光谱，将是有用的结论性分配的建议B36N36笼。垂直和绝热电离势以及静态偶极极化率也报道。
2005-01-18 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
All-nitrogen cages and molecular crystals: Topological rules, stability, and pyrolysis paths
我们将从头算分子动力学与内禀反应坐标相结合，研究了N-$_{4}$ -- N $_{120}$类富勒烯氮笼的稳定性和热解机理。笼的稳定性进行了评价方面的活化势垒和活化吉布斯能的热诱导断裂。我们发现，结合能，键长，和量子力学描述符未能预测稳定的笼子。然而，我们推导出一个简单的拓扑规则，笼形表面上相邻的六边形导致其不稳定性。由于这个原因，稳定的氮笼的数量与它们的碳对应物相比受到显着限制。一般来说，较小的团簇更稳定，而早期提出的相当大的笼在室温下崩溃。最稳定的全氮笼是N $_{4}$和N $_{6}$团簇，它们可以形成密度分别为1.23和1.36 g/cm $^{3}$的范德华晶体。对它们的能带结构和电子态密度的研究表明，它们都是绝缘体。它们的威力和灵敏度不亚于现代先进的高能纳米系统。
2020-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Structural stability of the $B_{80}$ fullerene against defect formation
使用系统的搜索算法，我们确定了几种类型的点缺陷的硼富勒烯与80个原子。所有这些点缺陷使笼结构保持完整。此外，笼状结构对于弹性形变和原子的添加或去除也非常稳定。
2009-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Influence of Carbon Content on the Crystallographic Structure of Boron Carbide Films
采用激光辅助化学气相沉积（LCVD）法，以硼氢化物和甲烷为前驱物，在CO2激光束的作用下制备了碳化硼薄膜。硼和碳的含量通过电子探针显微分析（EPMA）测定。显微结构分析进行了拉曼显微光谱和掠入射X射线衍射（GIXRD）被用来研究的晶体结构，并确定多晶薄膜的晶格参数。的菱形六方碳化硼晶格常数绘制为碳含量的函数，和非线性观察到的行为解释的基础上的复杂结构的碳化硼。关键词：碳化硼;激光化学气相沉积;晶体结构;显微拉曼光谱。
2002-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure and low-energy Einstein mode in ErV$_2$Al$_{20}$ intermetallic cage compound
用自熔法生长了一种新的三元铝化物ErV $_2$ Al $_{20}$的单晶。通过粉末X射线衍射测量和Rietveld细化确定晶体结构，并通过电阻率、磁化率和比热测量研究物理性质。测量结果表明，ErV $_2$ Al $_{20}$在1.95 K以下是居里-外斯顺磁体，有效磁矩$μ_{eff}$ = 9.27（1）$μ_B$，居里-外斯温度$Θ_{CW}$ = -0.55（4）K。的热容测量显示了广泛的异常，在低温下，这是由于存在一个低能量的爱因斯坦模式的特征温度$Θ_E$ = 44 K，约两倍高的同构“爱因斯坦固体”VA 1 $_{10.1}$。
2016-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Boron isotope effect on the thermal conductivity of boron arsenide single crystals
最近发现具有锌双金属结构的砷化硼（BAs）具有异常的热导率（k），这为BAs等高热导率材料的研究提供了新的前景。随着晶体生长技术的不断发展，硼同位素对钡单晶热导率的影响仍不完全清楚。在这里，我们报告了详细的研究与不同的同位素比的BA的单晶生长，并证明，同位素纯的BA的k是至少10%以上，比从天然B生长的BA。拉曼光谱表征显示不同的BA样品之间的散射的差异。所得结果对进一步研究同位素对优化BAs的k值的影响具有指导意义。
2019-10-04 cond-mat.mtrl-sci
The structure of porous 2D boron crystals
在这项工作中，我们预见了一类新的结构的borophenes与较小的二维原子密度比那些探索到目前为止的二维硼晶体。与通常研究的具有六方孔的结构（其中每个原子的最近邻原子的数目从$3$变化到$6$）相比，多孔硼烯中的硼原子倾向于$5$ -配位。高金属性是硼苯的通常特征，然而，我们也发现了一种半金属硼苯，它在晶胞膨胀时变成半导体。该结构的晶格常数的$10\%$增加产生$0.3\,\textnormal{eV}$的能隙。这将2D硼晶体的可能应用扩展到半导体工业。
2021-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure of dense pseudo-cubic boron allotrope, pc-B52, by powder X-ray diffraction
近年来，有关硼的四元同素异形体t-B_（52）相的合成报道较多。然而，没有明确的表征的晶体结构已执行到目前为止，而显着的变化的A/C晶格参数比引起强烈怀疑其独特性。本文首次报道了菱面体β-B106在20 GPa和2500 K下直接固态转变合成的高压高温硼相的晶体结构的Rietveld精修。虽然这种硼同素异形体属于t-B52型，但其结构可以被认为是具有sqr（2）的a/c比的假立方。
2013-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of fullerene-like cages and finite nanotubes of aluminum nitride
我们报告的密度泛函研究交替富勒烯状笼状结构和有限的封闭帽单壁氮化铝纳米管。研究的笼和纳米管被建模为Al 24 N24，Al 28 N28，Al 32 N32，Al 36 N36，Al 48 N48和Al 96 N96。采用解析Slater Roothaan方法，采用双zeta质量的极化高斯基组，在全电子水平上进行了结构优化，计算了电子结构、垂直电离势和电子亲合势。所有结构都是能量稳定的，结合能约为10-11 eV每AlN对。对于较大的Al 96 N96，富勒烯一样的笼是积极的不如具有Al 24 N24作为内壳的两壳簇有利。垂直电离势和电子亲合势分别在6.7-6.9 eV和1.5-2.0 eV范围内。结合能随（4，4）纳米管长度的增加而系统性地增加。使用“Delta SCF”方法确定的能带隙表明，这些结构的特征在于约4- 5eV的相当大的带隙，然而其小于相应氮化硼结构的带隙。
2005-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Fabrication and Characterization of Boron Carbide / n-Silicon Carbide Heterojunction Diodes
报道了第一个碳化硼/碳化硅异质结二极管的制作、初始结构表征和二极管测量。在24 ℃至388 ℃的温度下获得的电流-电压曲线。PECVD沉积的未掺杂的碳化硼材料是高度结晶的，并且由晶体尺寸大至110 nm的多种B-C多型体组成。晶相类似于Si上PECVD B-C的晶相，但仅部分匹配已知的硼和富硼B-C相。
2001-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Structure and binding in crystals of cage-like molecules: hexamine and platonic hydrocarbons
在本文中，我们表明，第一原理计算使用范德华密度泛函（vdW-DF），[物理。$\mathbf{92}$，246401（2004）]允许测定分子晶体结构。我们研究了六亚甲基四胺和铂族碳氢化合物（立方烷和十二面体烷）的晶体结构。计算的晶格参数和结合能与实验结果吻合较好。此外，我们研究的范德瓦尔斯力的渐近帐户，通过比较完整的vdw-DF与渐近原子为基础的对势提取vdw-DF。在这两种情况下，结合的特征不同，vdW-DF在中间和相关结合分离处得到显著增强。我们分析的结果，如DFT-D的方法的后果，并质疑DFT-D的可转移性在整个范围内的分离。
2010-10-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Growth Morphology of Boron Doped Single Crystal Diamond
采用微波等离子体辅助化学气相沉积法在合成的（100）Ib型金刚石衬底上同质外延生长了掺硼单晶金刚石薄膜。用原子力显微镜观察到随着等离子体中硼浓度的增加，薄膜的表面形貌发生了变化。已经发现在硼掺杂期间使用氮改善了膜的表面形态和生长速率，但是其降低了膜的电导率。拉曼光谱表明，随着一些额外的带在较低的波数区域的区域中心光学声子模式。随着薄膜中硼含量的增加，观察到了带心光学声子模的峰形变化及其下移。然而，在工艺气体中存在氮以及乙硼烷的情况下生长的膜中观察到拉曼线的收缩和上移。
2013-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Properties of atomic intercalated boron nitride K4 type crystals
采用基于第一性原理计算的几何优化和冻结声子计算方法，对原子嵌入氮化硼K4晶体结构XBN（X=H，Li，Be，B，C，N，O，F，Na，Mg，Al，Si，P，S，Cl，K，Ca，Ga，Ge，As，Se，Br，Rb或Sr）的稳定性进行了研究.发现NaBN、MgBN、GaBN、FBN和ClBN是稳定的。NaBN、GaBN、FBN和ClBN是金属的，而MgBN是半导体的。
2010-04-20 cond-mat.mtrl-sci
HPHT growth of centimeter-sized cubic boron nitride crystals
Jilin Diamond Technology Research & Development（吉林金刚石技术研发）；Central European Institute of Technology, Brno University of Technology（中欧技术研究所，布尔诺理工大学）
研究采用HPHT温度梯度法，以Ni-Cr为溶剂催化剂，在1950℃下生长一周，成功制得尺寸超10mm的厘米级cBN单晶，其形貌因金属溶剂中硼氮扩散率低呈细长状，为大尺寸cBN晶体制备提供了可行方案。
2026-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogenation, dehydrogenation of $α$-tetragonal boron and its transition to $δ$-orthorhombic boron
硼块体晶体具有特殊的结构复杂性和不寻常的相关物理现象。最近关于氢化$α$ -四氢化物和新的$δ$ -正交硼B $_{52}$相的报道提出了许多基本问题.用密度泛函理论计算表明，氢化$α$ -四氢硼至少有两种稳定的化学计量组成，B $_{51}$ H $_{7}$和B $_{51}$ H $_{3}$ .使用热力学建模来定性地再现Ekimov等人[J. Mater. Res. 31，2773（2016）]，其对应于从B $_{51}$ H $_{7}$到B $_{51}$ H $_{3}$到纯B $_{52}$的连续转变。如此获得的$δ$ -正交硼是有序的低温相，而$α$ -四硼是B $_{52}$的无序的高温相。这两个相通过有序-无序转变连接，这与间隙硼原子的迁移有关。在强结合的共价晶体中，原子迁移通常受到抑制。结果表明，硼原子的迁移可能是由退火时的氢原子的迁移协助。这些结果与上述实验非常一致，它们代表了对硼和氢化硼晶体的理解的重要一步。它们进一步开辟了一条新的途径，通过利用挥发性的外来原子来控制或去除共价键合晶体的固有缺陷。
2019-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Equation of state of single-crystal cubic boron phosphide
本文用同步辐射原位单晶X射线衍射方法研究了立方（锌）磷化硼BP的300 K状态方程。测量已进行准流体静力学条件下使用Ne压力介质中的金刚石对顶砧单元。实验p-V数据与Vinet状态方程的拟合得到体积模量B 0为179（1）GPa，其压力导数为3.3（1）。这些值是在一个很好的协议与以前的弹性测量，以及与半经验估计。
2014-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Effect of nucleation sites on the growth and quality of single-crystal boron arsenide
砷化硼（BAs）是研究最少的立方III-V族化合物，但自从证实其高于1000 W/m-K的异常高的热导率以来，它最近引起了极大的关注。然而，确定如何实现厘米级的BA单晶的生长仍然没有解决，这极大地限制了对这种有趣材料的进一步研究和潜在应用。在这里，我们报告我们的技术，通过化学气相传输方法，通过施加一个额外的成核网站生长7毫米长的BAs单晶。不同的热导率值从不同成分的成核位置上生长的BA单晶显示选择合适的成核位置材料的重要性。我们相信这些发现将激发对这种独特半导体生长的进一步研究。
2019-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-enhanced superconductivity in cage-type quasiskutterudite Sc5Rh6Sn18 single crystal
采用电输运、同步辐射X射线衍射（XRD）和拉曼光谱研究了具有笼型准方钴矿晶格和II型超导性的Sc 5 Rh 6Sn 18（超导转变温度Tc = 4.99 K）在静高压下的电输运性质.我们的数据表明，HP提高了系统的金属性质和Tc。在2.5GPa时，Tc连续增加，达到5.24K。虽然该体系是金属性质的，但常压下的Raman光谱研究表明，在165.97、219.86和230.35 cm-1处存在三个弱模，主要与Sc原子的振动有关。HP-XRD数据表明，在~7 GPa压力下，该笼状结构是稳定的，没有任何结构相变。晶格参数和体积表现出平滑的下降，没有任何异常的压力在此压力范围内的函数。特别地，二阶Birch-Murnaghan状态方程可以很好地描述晶胞体积的压力依赖性，产生约97 GPa的体积模量。HP拉曼研究表明，所有三个拉曼模式的线性位移，以更高的波数与增加的压力高达~8 GPa。由于压力增强了键的重叠，从而诱导更多的电子电荷进入系统，HP-XRD和拉曼光谱的结果可能表明，在该压力范围内，随着压力的增加，获得更高的Tc的可能性。
2022-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Single-crystal hexagonal boron nitride monolayer epitaxially grown on Cu (111) thin film across a wafer
我们展示了在高对称指数表面平面Cu（111）上生长的晶片级六方氮化硼（hBN）单晶，其是绝缘原子薄单层。通过密度泛函理论计算证实，Cu（111）与B6N7团簇对接的A阶边和B阶边的结合能差约为0.23 eV，保证了单向外延生长.
2021-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Thermal Annealing on Boron Diffusion, Micro-structural, Electrical and Magnetic properties of Laser Ablated CoFeB Thin Films
本文报道了用脉冲激光沉积法在SiO $_2$ /Si（001）衬底上制备的CoPDMATHABMM Fe $_{40}$ B $_{20}$（CoFeB）薄膜的硼扩散和晶化过程。二次离子质谱显示硼扩散在非晶和结晶相的CoFeB的界面处。高分辨率透射电子显微镜揭示了一小部分的纳米微晶嵌入在非晶基体的CoFeB。而在400 $^\circ$ C退火时，CoFe晶化为（110）取向的\textit{bcc}结构.所沉积的膜本质上是非金属的，具有5 Oe的矫顽力（H $_c$），而在400 $^\circ$ C下退火的膜是金属的，具有135 Oe的H $_c$。
2013-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Efficient single photon emission from a high-purity hexagonal boron nitride crystal
在用作范德华异质结构中的构建块的各种层状材料中，六方氮化硼（hBN）由于其大的带隙（$\sim 6$ eV）而作为容纳光学活性缺陷的理想平台出现。在这里，我们研究了高纯度hBN晶体在绿色激光照射下的光学响应。通过光子相关测量，我们确定在环境条件下发射高度光稳定荧光的单个缺陷。详细的物理性质的分析揭示了辐射跃迁的高量子效率，导致具有非常高的亮度的单光子源。这些结果说明了hBN提供的广泛应用如何进一步扩展到基于光子的量子信息科学和计量学。
2016-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Hexagonal boron nitride crystal growth in the Li3BN2-BN system
本研究通过聚合物衍生陶瓷路线结合高温工艺，在Li3BN2-BN体系中实现毫米级高质量hBN晶体生长，发现其结晶温度可低至1400°C，为连续晶种法生长提供了有前景的平台。
2024-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Growth of rhombohedral boron nitride crystals using an iron flux
本文报道了常压下用铁熔剂法生长高质量菱方氮化硼晶体，并通过X射线衍射、光致发光和拉曼光谱证实其以菱方相为主且声子特性与理论计算高度一致。
2025-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-broken crystal structure of elemental boron at low temperature
硼的晶体结构在化学元素中是独特的，高度复杂，并且不完全已知。实验学家报告说，β-菱面体（黑色）的形式在从绝对零度到熔化的所有温度下都是稳定的。然而，早期的计算发现它的能量大于α-菱面体（红色）形式的能量，这意味着β在低温下不能稳定。此外，β显示出部分占据的位置，似乎与熵在低温下消失的热力学要求相冲突。使用电子密度泛函理论的方法和广泛的搜索的配置空间，我们发现一个独特的，能量最小化模式的占用和空置的网站，可以在低温下是稳定的，但打破了β-菱面体对称。甚至更低的能量也发生在更大的晶胞中。替代配置位于附近的能量，允许熵的部分占用，以稳定的β-菱面体结构，通过相变在中等温度。
2007-12-04 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
Synthesis of large single-crystal hexagonal boron nitride grains on Cu-Ni alloy
六方氮化硼（h-BN）由于其优异的性能以及其作为石墨烯基器件的理想介电层的潜力而引起了极大的关注。在早期的报道中，通过化学气相沉积获得的h-BN薄膜通常是多晶的，由于在衬底上的高成核密度而具有小晶粒。本文报道了在合理设计的Cu-Ni合金箔上成功地合成了大单晶h-BN晶粒。结果表明，通过优化基体中Ni的含量，可以将成核密度降低到60个/mm ~ 2。该策略使单晶h-BN晶粒的生长达到7，500 μ m2，比以前的报道大约2个数量级。这项工作不仅为理解h-BN的成核和生长机制提供了有价值的信息，而且为大规模纳米电子应用提供了一种有效的替代剥离h-BN作为高质量介电层的方法。
2015-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Towards the growth of single-crystal boron nitride monolayer on Cu
原子层状六方氮化硼（hBN）具有良好的稳定性、平坦的表面和大的禁带宽度，是最好的二维绝缘体，在电子学、光电子学和光电子学等领域具有广阔的应用前景。生长高质量大hBN单晶的能力是这些应用的核心，但迄今为止，单晶2D BN的尺寸还不到一毫米。本文报道了在低对称性Cu（110）“邻位面”上首次外延生长10 × 10 cm ~ 2 hBN单晶单层。的生长动力学，单向对齐和无缝拼接的hBN域明确说明使用厘米到原子尺度的表征技术。这项工作的发现有望显著推动基于2D材料的器件的大规模应用，并为广泛的非中心对称2D材料的外延生长铺平道路。
2018-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Boron nitride monolayer growth on vicinal Ni(111) surfaces systematically studied with a curved crystal
以圆柱形Ni晶体为可调衬底，系统地研究了生长在台阶状Ni表面上的六方氮化硼（hBN）的结构和电子性质。我们的实验揭示了均匀的hBN单层涂层的整个Ni弯曲表面，这反过来又经历了整体刻面。多面系统由无台阶hBN/Ni（111）阶地与强烈倾斜的hBN/Ni（115）或hBN/Ni（110）纳米条带交替限定，这分别取决于我们是否具有A型或B型邻位表面。这种深衬底自组织由hBN晶格的刚性和在（111）表面附近与Ni晶面缺乏配准来解释。通过光电子能谱和吸收光谱对电子性质的分析表明，（110）和（115）晶面中hBN/Ni的相互作用较弱，并且价带相对于hBN/Ni（111）平台处的能带位置向上移动。
2019-01-23 cond-mat.mtrl-sci
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
Room-Temperature Superconductivity in Boron-Nitrogen Doped Lanthanum Superhydride
最近对兆巴压力下富氢材料的理论和实验研究（即，>100 GPa）导致在这些材料中发现了非常高温的超导性。镧超氢化物LaH $_{10}$作为第一种表现出接近室温的超导临界温度（T $_c$）的材料受到特别关注。实验表明，用氨硼烷作氢源可使过氢化镧的电导起始温度提高到290 K。在这里，我们研究了B和N原子的掺杂对LaH $_{10}$在其fcc（Fm-3 m）笼形结构在兆巴压力下的超导电性的影响。在H原子位置处的掺杂增强了结构的H $_{32}$笼以给出更高的声子频率，其增强了德拜频率，从而增强了计算的T $_c$。LaH $_{9.985}$ N $_{0.015}$在240 GPa时的平均高对称结构中，预测的T $_c$可以达到288 K。
2020-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Elastic and plastic deformation of graphene, silicene, and boron nitride honeycomb nanoribbons under uniaxial tension: A first-principles density-functional theory study
本研究的弹性和塑性形变的石墨烯，硅烯，氮化硼（BN）蜂窝纳米带在单轴拉伸下确定其弹性常数，并揭示有趣的功能。在弹性范围内的拉伸过程中，电子和磁性可以强烈地改变。特别是，它示出的带隙的一个特定的扶手椅nanoriginates在应变和最高价和最低的导带被线性化下被关闭。这样，即使在半导体纳米晶体中也可以获得无质量的狄拉克费米子行为。在塑性形变下，蜂窝结构不可逆地改变，并提供许多新的结构和功能。笼状结构，甚至悬浮的原子链可以在两个蜂窝状薄片之间衍生。本工作阐述了最近的实验[C. Jin，H.兰湖，澳-地彭，K. Suenaga和S. Iijima，Phys. Rev. Lett. 102，205501（2009）]，从石墨烯衍生碳链。此外，从BN和Si纳米带的原子链的类似的形成进行了预测。
2010-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crystal chemistry and ab initio investigations of ultra-hard dense rhombohedral carbon and boron nitride
菱形致密形式的碳rh-C2（或六方h-C6）和氮化硼rh-BN（或六方h-B3 N3）基于原始晶体化学方案衍生自菱形3R石墨，所述原始晶体化学方案以量子密度泛函理论内的最小能量基态计算的全晶胞几何优化为后盾。考虑到以扩展晶格为特征的整个六方设置，弹性常数的六方设置的计算提供了大体积模量的结果，即B 0（rh-C2）= 438 GPa，接近于金刚石的体积模量，并且B 0（rh-BN）= 369 GPa，接近于立方BN的体积模量。在三个当代模型的框架下进行的硬度评估使这两个阶段都被认为是超硬的。根据在六方布里渊区中计算的电子能带结构，3R石墨是小带隙半导体，与rh-C2相反，rh-C2的特征在于接近5 eV的大带隙以及两个BN相。
2021-04-22 cond-mat.mtrl-sci
The Effects of Boron Doping on the Bulk and Surface Acoustic Phonons in Single-Crystal Diamond
本文报道了用布里渊-曼德琉散射光谱研究未掺杂和掺硼单晶金刚石薄膜中的体声子和表面声子的结果。在同一组样品中的光学声子的演变与拉曼光谱监测。结果表明，随着硼掺杂浓度的增加，声学声子的频率和群速度呈非单调下降，表现出明显的声子软化现象。简并掺杂金刚石中的剪切水平和高频伪纵向声学声子的速度的变化，与未掺杂金刚石相比，分别高达~15%和~ 12%。作为硼掺杂的结果，体纵向和横向声学声子的速度相应地降低。光学声子的频率在低硼浓度下不受影响，但在高掺杂水平下经历了强烈的下降。用密度泛函理论计算了纯金刚石和高掺杂金刚石的声子能带结构，证实了金刚石中硼掺杂导致的声子软化。重掺杂金刚石是一种很有前途的超宽带隙电子学材料，研究结果对重掺杂金刚石的热输运具有重要意义。
2022-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Growth of few-layer molecular crystals of PTCDI on hexagonal boron nitride by microspacing air-gap sublimation
本研究通过微间距空气间隙升华法在氮化硼上生长PTCDI少层晶体薄膜，无需真空系统，并借助模拟揭示其倾斜分子构型，为二维分子晶体提供简化制备途径。
2025-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Void structure and cage dynamics in concentrated suspensions
我们分析了模拟高浓度硬球胶体悬浮液的结构和动力学的计算的基础上的空隙空间。我们表明，远程，一个量测量的规模的空间，是有用的，在研究结晶，因为有序的粒子涉及的变化方式空的空间分布。远程计算还允许系统分解成介观邻居集：在这些邻居集的平均远程和局部体积分数的统计数据显示，核形成在局部较高的浓度，即成核涉及增加系统的异质性。充分结晶的结果在转换的邻居集平均距离分布的指数形式。在邻居集的局部体积分数的时间波动揭示了显着的细节的动态，包括突然膨胀和压缩的局部区域：导致更清晰的图像的物理组成部分的“笼”动态的胶体玻璃。
2005-11-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Model of hopping dc conductivity via nearest neighbor boron atoms in moderately compensated diamond crystals
在准经典近似下，得到了指前因子σ_3和空穴通过硼原子跳跃电导的热激活能ε_3与硼原子浓度N和补偿比K的关系式。假设处于（0）和（-1）电荷态的受主（硼原子）和补偿它们的处于（+1）电荷态的施主在晶体基质中形成平移周期为R_h = [（1 + K）N]^{-1/3}的非化学计量简单立方晶格。当电荷态（0）和（-1）的受主能级热激活偶然重合时，跃迁事件只发生在距离R_h上。施主阻挡杂质晶格位置的分数K/（1 - K）。空穴跳跃电导率在晶格相对于外部电场方向的所有可能取向上平均。认为受主带是由处于电荷态（-1）的硼原子的势能的高斯涨落所形成的，而这种涨落仅是由于离子间的库仑相互作用而引起的。考虑到随着N的增加，由于空穴通过受体态跳跃而屏蔽杂质离子（在德拜-休克尔近似下），受体带向价带顶部的移动。K \approx为0.25时，在绝缘体-金属相变的绝缘体侧，σ_3（N）和ε_3（N）的计算值与已知的实验值符合得很好。计算是在比金刚石V带空穴输运到硼原子跃迁电导的转变温度低两倍的温度下进行的。
2011-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Crystal growth of hexagonal boron nitride (hBN) from Mg-B-N solvent system under high pressure
采用高压高温立方对顶砧技术从Mg-B-N体系中生长出透明无色的六方氮化硼（hBN）单晶。通过改变合成条件，我们可以确定Mg-B-N系统中发生相变的顺序，绘制压力-温度（P-T）相图，并讨论可能的生长机制。在30 kbar和1900-2100 °C下生长最大的板状hBN晶体，其尺寸长度高达2.5 mm，厚度高达10 μ m。的hBN晶体表现出强，窄的衍射峰典型的良好有序的堆叠晶面，与c轴垂直的晶面。在1367 cm-1处观察到的特征拉曼峰对应于E2 g振动模式，其半峰全宽为8 cm-1，表明通过该方法生长的hBN晶体具有高纯度和有序性。从实用的角度来看，这项工作可以激发对Mg-B-N溶剂系统的进一步探索，以获得富含同位素的h10 BN晶体，它可以作为固态中子探测器装置中的关键元素。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of isotope disorder on the Raman spectra of cubic boron arsenide
砷化硼（c-BAs）是导热材料研究的前沿。我们提出了一个拉曼散射研究的同位素定制的立方砷化硼单晶的11个同位素组成的范围从近纯的c- $^{10}$ BA近纯的c- $^{11}$ BA。我们的研究结果提供了深刻的见解的影响，强质量无序的光学声子和外观的双模行为在混合晶体的拉曼光谱。强的同位素无序也放松了单声子拉曼选择规则，导致由声学声子引起的无序激活拉曼散射。
2020-08-11 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
Thermal Diffusion Boron Doping of Single-Crystal Diamond
单晶金刚石（SCD）具有最佳的整体电子和热性能，是极宽禁带材料，有望在未来彻底改变电力电子和射频电子。然而，将SCD转变为有用的半导体需要克服掺杂挑战，因为传统的替代掺杂技术，例如热扩散和离子注入，不容易应用于SCD。在这里，我们报告了一个简单的和容易获得的掺杂策略，证明在SCD中的电激活，取代掺杂，而不诱导石墨化转变或晶格损伤，可以很容易地实现与热扩散在相对较低的温度下，通过使用重掺杂的硅纳米膜作为一个独特的掺杂剂携带介质。原子模拟阐明了空位交换硼掺杂机制，发生在Si和金刚石之间的键合界面。我们进一步展示了选择性掺杂的高压二极管和半波整流器电路使用这样的掺杂SCD。我们的新掺杂策略为未来的高压功率转换系统和其他新型金刚石基电子器件使用SCD建立了一条可达的道路。这种新的掺杂机制可能在其他宽带隙半导体中找到关键用途。
2016-03-03 cond-mat.mtrl-sci
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
Structure and equation of state of tetragonal boron subnitride B50N2
在5GPa压力下，从B-BN熔体中结晶出新型的B50 N2，并利用Rietveld分析对其结构进行了细化。B_（50）N_2晶体属四面体空间群P-4 n_2，晶胞参数a = 8.8181（2）A，c = 5.0427（10）A。用同步辐射X射线衍射方法研究了两种硼次氮化物B50 N2和B13 N2在室温下的准流体静压压缩。没有观察到压力诱导的相变。实验p-V数据与Murnaghan状态方程的拟合分别得到B50 N2和B13 N2的体积模量为167（2）和205（2）GPa，固定的第一体积模量压力导数为4.0。
2017-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Layer-by-layer connection for large area single crystal boron nitride multilayer films
针对厚单晶BN薄膜难规模化生长的问题，本研究在不同化学计量相的面心立方Fe-Ni（111）合金上通过化学气相沉积制备大面积多层单晶BN膜，揭示了逐层“先接触先连接”的拼接机制，证实其为Bernal和菱方堆叠相。
2024-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Ni Foam Assisted Synthesis of High Quality Hexagonal Boron Nitride with Large Domain Size and Controllable Thickness
二维（2D）六方氮化硼（h-BN）的可规模化合成因其在新型电子器件中的众多应用而引起极大兴趣。高度结晶的h-BN薄膜，与单晶尺寸高达数百微米，证明通过一种新的镍泡沫辅助技术在这里首次报道。由于泡沫镍的高硼溶解度以及大的比表面积，h-BN畴的成核密度可以显著降低。的h-BN域的晶体结构被发现是很好地对齐，因此强烈依赖于，底层的Pt晶格取向。生长时间依赖性实验证实了单层h-BN在Pt衬底上的表面介导的自限性生长机制的存在。然而，利用泡沫镍的远程催化，可以合成双层h-BN膜，打破自限制效应。这项工作提供了进一步了解的机制，在生长的h-BN，并提出了一种简便的合成技术，可应用于进一步的应用程序中，控制晶体取向，层数是至关重要的。
2018-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Boron and nitrogen isotope effects on hexagonal boron nitride properties
本研究通过金属助熔剂法生长四种硼氮同位素组合的六方氮化硼晶体，并表征其性质，为热管理和量子技术应用提供新可能。
2023-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Structural effects of boron doping in diamond crystals for gamma-ray light-source applications: Insights from molecular dynamics simulations
University of Kent（肯特大学）；MBN Research Center（MBN研究中心）
本研究通过分子动力学模拟探讨了硼掺杂对金刚石晶体结构的影响，揭示了掺杂浓度与晶格常数及晶面间距之间的线性关系，并指出其偏离 Vegard 定律可能源于更高的晶体质量，为伽马射线光源设计提供了可靠建模支持。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Anisotropic Dielectric Breakdown Strength of Single Crystal Hexagonal Boron Nitride
从基础物理学和电气可靠性的角度来看，介电击穿历来受到极大的关注。然而，迄今为止，在介质击穿的各向异性尚未讨论。在这里，我们报告的各向异性介质击穿强度（EBD）的h-BN，这是一个理想的基板，用于二维（2D）材料设备。在良好控制的相对湿度下，在垂直于和平行于c轴的方向（EBD+c & EBD//c）上的EBD值分别被测量为3和12 MV/cm。当晶体结构从α-BN（c-BN）的sp3变为h-BN的sp2时，h-BN的EBD+c变得小于c-BN的EBD + c，而h-BN的EBD//c急剧增加。因此，h-BN通过在高度各向异性的晶体结构中让步弱键合方向，可以具有仅在平行于c轴的方向上集中的相对高的EBD。这解释了为什么h-BN的EBD//c高于金刚石的EBD//c。此外，从高质量的块体h-BN晶体获得的EBD值可以被认为是用于鉴定通过化学气相沉积生长的h-BN层的结晶度的标准，用于未来的电子应用。
2016-10-31 cond-mat.mtrl-sci
High-Yield Proximity-Induced Chemical Vapor Deposition of Graphene Over Millimeter-Sized Hexagonal Boron Nitride
我们提出了一种在六方氮化硼（h-BN）晶体上通过化学气相沉积石墨烯的无转移制备方法，该方法通过催化邻近效应，即通过Cu催化剂附近活化。我们证明了完全覆盖由单层石墨烯的半毫米大小的六方氮化硼晶体剥离在铜箔上生长之前。我们证明了铜催化剂的接近确保了高收率，生长速率估计在2μm/min至5μm/min之间。光学显微镜和电子显微镜以及共焦显微拉曼映射证实，石墨烯覆盖了h-BN晶体的顶表面，我们认为这是从支撑催化铜衬底的横向生长。原位生长的石墨烯的结构和电子输运表征呈现出约20，000 cm 2/（V.s）的电子迁移率。与通过将类似的CVD石墨烯手动转移到h-BN上获得的石墨烯/h-BN堆叠体的比较证实了自组装结构所达到的更好的中性。
2017-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of layer-stacking and oriented wrinkles in multilayer hexagonal boron nitride
六方氮化硼（h-BN）由于其无悬挂键的表面、绝缘性质和热/化学稳定性而长期被认为是电子器件的理想衬底。因此，分析h-BN晶体的晶格结构和取向就显得尤为重要。在这里，h-BN的堆叠顺序和皱纹的研究，通过透射电子显微镜（TEM）。实验证实，h-BN薄片中的层以AA'堆叠排列。通过分子动力学模拟进一步探讨了h-BN晶体中褶皱的形成机理。我们的研究结果提供了关于h-BN的微观结构的深刻见解，并阐明了二维晶体的结构设计/电子调制。
2021-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Structure prediction based on ab initio simulated annealing for boron nitride
化合物在低温下可能的结晶变化对应于能源景观的局部极小值。通过模拟退火确定这些最小值是预测晶体结构的一种方法，其中每个晶胞的原子数是唯一使用的信息。它表明，这种方法可以应用到共价体系，在氮化硼的例子中，使用从头算能量在所有阶段的优化，即在全局搜索和随后的局部优化。提出了10个低洼结构候选者，包括层状结构和三维网络结构，如纤锌矿和锌尖晶石型，以及对应于β-BeO型的结构。
2008-10-30 cond-mat.mtrl-sci
