Impressive optoelectronic and thermoelectric properties of two-dimensional XI$_2$ (X=Sn, Si): a first principle study
二维金属卤化物由于其电子学和光电学性质而受到越来越多的关注。近年来，由于金属卤化物单层膜具有超低的晶格电导率、高的Seebeck系数和品质因数，研究者们对金属卤化物单层膜的热电性能产生了浓厚的兴趣。本文利用密度泛函理论和Boltzmann输运方程研究了XI $_2$（X=Sn和Si）单分子膜的热电和光电性质。通过原子位置弛豫优化了结构参数。SnI $_2$和SiI $_2$单分子膜均具有优异的热电和光学性能。对于SnI $_2$，观察到2.06 eV的间接带隙，并且在4.68 eV处发现吸收峰。为此，已计算出600K下p型掺杂的最高ZT值为0.84。类似地，对于SiI $_2$，观察到1.63 eV的相对低的间接带隙，并且在4.86 eV处获得吸收峰。计算得到SiI $_2$在600 K时的ZT乘积为0.87。这两种晶体具有高的吸收率和ZT值，表明它们可以作为光电和热电器件的有希望的候选者。
2020-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Boron Arsenide Heterostructures: Lattice-Matched Heterointerfaces, and Strain Effects on Band Alignments and Mobility
BAs是具有超高热导率的III-V族半导体，但其许多电子性质尚不清楚。本工作采用预测原子计算来研究BAs异质结构的性质，如应变对能带排列和载流子迁移率的影响，考虑BAs作为晶格匹配材料的薄膜和衬底。结果表明，应变使带隙减小，与方向和符号无关。此外，双轴拉伸应变增加了面内电子和空穴迁移率超过60%相比，由于电子有效质量和空穴带间散射的减少的未应变值。此外，BAs被证明是近晶格匹配的InGaN和ZnSnN 2，两个重要的光电子半导体与可调带隙合金和阳离子无序，分别。结果预测II型带对齐，并确定这两种材料与BA的绝对带偏移。BAs的超高热导率和本征p型特性与其高电子和空穴迁移率（可通过拉伸应变进一步增加）以及与本征n型InGaN和ZnSnN 2的晶格匹配和II型能带对准的组合展示了BAs异质结构用于电子和光电子器件的潜力。
2019-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Color Centers in Hexagonal Boron Nitride
本文综述了二维六方氮化硼（hBN）中色心的原子构型、光学与量子特性及制备技术，阐述其在紫外光电子、量子信息等领域的应用潜力与发展意义。
2024-09-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermoelastic Equation of State of Boron Suboxide B6O up to 6 GPa and 2700 K: Simplified Anderson-Grüneisen Model and Thermodynamic Consistency
用多砧技术和同步辐射X射线衍射方法，在6 GPa和2700 K范围内测定了超硬硼氧化物B_6O的p-V-T状态方程。为了拟合实验数据，在Anderson-Grüneisen参数δT为常数的近似下，导出了理论p-V-T状态方程。该模型包括体积模量B 0 =181 GPa和它的一阶压力导数B 0 ' = 6（300 K）;描述热膨胀的两个参数，即a = 1.4 × 10 -5 K-1和b = 5 × 10 -9 K-2，以及δT = 6。拟合和实验的等压线之间的良好协议已实现的绝对体积变化高达5%相比，在标准条件下的体积，V0。拟合的0.1 MPa下的热膨胀与实验数据以及描述其随体积和温度的演变的环境压力热容cp、体积模量B 0和δT非常一致。Grüneisen参数γ = 0.85的拟合值与以前对B_6O的经验估计值和其它富硼固体的实验值一致。
2014-07-07 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
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
Enhanced thermoelectric figure-of-merit in boron-doped SiGe thin films by nanograin boundaries
采用低压化学气相沉积法（LPCVD）制备了掺硼多晶硅锗（SiGe）薄膜，并在120 ~ 300 K温度范围内对其热电性能进行了表征。自然形成的晶界被发现在确定膜的电荷和热输运性质中起着至关重要的作用。特别是，独特的柱状晶粒结构导致了显著的热导率各向异性，SiGe薄膜的面内热导率比交叉面热导率低约50%。通过优化生长条件和掺杂水平，在300 K下获得了0.2的SiGe薄膜的高品质因数（ZT），这比p型SiGe合金的先前记录高出约100%，这主要是由于纳米晶界引起的面内热导率的显著降低。LPCVD的低成本和优异的可扩展性使得这些高性能SiGe薄膜成为薄膜热电应用的理想候选者。
2014-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Atomically sharp 1D SbSeI, SbSI and SbSBr with high stability and novel properties for microelectronic, optoelectronic, and thermoelectric applications
在具有低源极到漏极电流的晶体管尺寸的缩放中，高度期望具有某些电子特性的1D半导体。通过第一性原理计算，我们发现了三种具有高稳定性和新颖电子性质的一维材料SbSeI，SbSI和SbSBr。这些一维材料的动力学和热稳定性进行了研究。由于量子限制，体到1D的转变导致带隙、有效质量和静态介电常数的急剧变化，使得1D SbSeI成为栅极长度短于1 nm的晶体管的非常有前途的沟道材料。在小的单轴应变下，这些材料从间接带隙半导体转变为直接带隙半导体，为光电子器件和机械传感器铺平了道路。此外，这些材料的热电性能比它们的本体对应物显著提高。最后，我们证明了合成这种原子尖锐的V-VI-VII化合物的实验可行性。这些非常理想的性能使SbSeI，SbSI和SbSBr有前途的一维材料在未来的微电子，光电子，机械传感器和热电应用。
2017-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Pressure Dependence of Electronic, Vibrational and Optical Properties of wurtzite-Boron Nitride
本文通过第一性原理研究了纤锌矿型氮化硼在宽压力范围内的电子、振动和光学性质，为其在光电及恶劣环境中的介电应用提供理论依据。
2023-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of boron containing GaN alloys: The role boron atom clustering
本文采用经杂化泛函基准校验的mBJ DFT，研究B含量至7.4%的（B,Ga）N合金，揭示B原子团簇通过价带局域化、应变与极化场显著影响带隙，且团簇微结构取向作用关键。
2023-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Amorphous Boron Nitride for High-Performance 2D Electronics
针对二维表面难形成均匀介电层导致器件性能下降的问题，本研究开发了晶圆级低温ALD工艺制备高稳定性aBN薄膜，构建相关器件验证其对二维材料性能的提升作用，为下一代二维电子器件实现理论性能铺路。
2023-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic and thermoelectric properties of Ba3DN (D = Sb, Bi): A DFT investigation
采用密度泛函理论（DFT）研究了六方反钙钛矿Ba $_3$ DN（D = Sb，Bi）的光电和热电性质.计算得到的两种化合物的平衡晶格参数与已有的数据符合得很好。电子结构的计算表明，它们是直接带隙半导体，Ba 3SbN和Ba 3BiN的带隙分别为1.35和1.33 eV。自旋-轨道效应的引入使Ba $_3$ BiN的导带分裂，带隙大大减小。这两种化合物具有高的吸收系数，显著高于GaAs的吸收系数并且接近于硅的吸收系数。Ba $_3$ SbN和Ba $_3$ BiN的静态折射率分别为~2.8和3.26。我们预测这两种材料都适合于高效太阳能电池。这两种化合物都表现出高塞贝克系数和高功率因数。我们的分析预测，所研究的材料是热电器件应用的潜在候选者。
2018-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Structural, elastic, bonding, optoelectronic, and some thermo-physical properties of transition metal dichalcogenides ZrX2 (X = S, Se, Te): Insights from ab-initio calculations
过渡金属二硫属化合物（TMDCs）是一类重要的工业化合物。本论文采用从头算方法对ZrX_2（X = S，Se，Te）TMDC的结构、弹性、成键、光电性能和热物理性能进行了详细的研究。首次研究了弹性各向异性指数、原子成键特征、光电性质和热物理参数，包括熔化温度和最小声子热导率。研究中的TMDC均具有明显的弹性各向异性和层状结构特征。ZrX_2（X = S，Se，Te）化合物是相当可加工的，而ZrS_2和ZrSe_2是中等硬度的。另一方面，ZrTe2明显更软。共价键和离子键都对晶体有贡献。电子能带结构计算显示半导体行为的ZrS2和ZrSe2和金属行为的ZrTe2。能量相关的光电参数表现出良好的对应关系与潜在的电子能量密度的状态功能。ZrX_2（X = S，Se，Te）化合物对紫外线有很好的吸收作用。对于ZrTe 2，在0 eV至20 eV的能量范围内，反射率谱R（w）保持在50%以上。因此，这种TMDC具有宽带和非选择性的高反射率，可以用作有效的反射器来减少太阳加热。所研究的化合物的德拜温度、熔点和最小声子热导率都很低，并且彼此之间以及与弹性和键合特性之间表现出良好的对应关系。
2021-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Eco-friendly Bismuth Based Double Perovskites X$_2$NaBiCl$_6$ (X=Cs, Rb, K) for Optoelectronic and Thermoelectric Applications: A First-Principles Study
由于能源短缺和传统化石燃料发电机制的各种严重不利影响，光伏和热电材料被认为是构建非传统，高效，环保发电组合的潜在候选人。铅基钙钛矿已经成为用于此类应用的高效、大量可用且低成本的材料，但存在两个主要挑战，即化学不稳定性和有毒铅浸出的危险，这可能严重影响环境和人类健康。因此，在寻找无铅钙钛矿时，用铋和钠等环保元素代替铅可能是一个很好的策略。铋具有与铅非常相似的电子性质，因此它提供非常有效的钙钛矿。因此，本文采用第一性原理方法研究了含Bi双钙钛矿X $_2$ NaBiCl $_6$（X=Cs，Rb，K）的结构、光电和热电性质。由于该材料在紫外区（10 eV-30 eV）具有显著的吸收峰，低反射率（5-7%）和高电导率，因此在光电应用如紫外传感器和探测器方面具有吸引力。除了诱人的光电特性外，正在研究的化合物具有接近1的品质因数，因此这些化合物也有希望用于热电应用。
2022-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Mitigation of Delamination of Epitaxial Large-Area Boron Nitride for Semiconductor Processing
针对外延六方氮化硼在湿法光刻中易剥离和折叠的问题，提出受控剥离与再沉积方法，实现多步光刻并保持材料本征特性，推动其半导体集成应用。
2025-01-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tailoring the Optoelectronic, Photocatalytic, Thermoelectric and Thermodynamic Properties of Halides Li2InBiX6 (X = Cl, Br, I) for Energy Conversion: A DFT Study
Princess Nourah Bint Abdulrahman University（公主诺拉·宾特·阿卜杜勒拉赫曼大学）；University of West Bohemia（西波希米亚大学）；University of Sargodha（萨尔戈达大学）；King Saud University（沙特国王大学）；Gachon University（迦南大学）
通过DFT研究Li2InBiX6卤化物的结构、电子、光学、介电、热电及光催化性质，揭示其在能量转换中的潜力。
2026-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Highly confined low-loss plasmons in graphene-boron nitride heterostructures
石墨烯等离子体被预测同时具有超强的场约束和非常低的阻尼，使深亚波长超材料，单光子非线性，非常强的光-物质相互作用和纳米光电开关的新型器件成为可能。虽然所有这些伟大的前景都需要低阻尼，但到目前为止，观察到了强等离子体阻尼，石墨烯中的杂质散射和多体效应都被认为是可能的解释。随着范德华异质结构的出现，已经开发了将石墨烯与其他原子平坦材料集成的新方法。在这封信中，我们利用近场显微镜图像传播的等离子体在高品质的石墨烯封装在两个薄膜的六方氮化硼（h-BN）之间。我们确定色散，特别是等离子体激元阻尼在真实空间。我们发现了前所未有的低等离子体激元阻尼结合强场约束，并确定了主要的阻尼通道作为内在的热声子在石墨烯和介电损耗的h-BN。对低等离子体激元阻尼的观测和深入理解是石墨烯纳米光子和纳米光电子器件发展的关键。
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical, optoelectronic and thermoelectric properties of half-Heusler p-type semiconductor BaAgP: A DFT investigation
我们首次利用基于密度泛函理论的计算方法研究了p型半Heusler化合物BaAgP的力学、电学、光学和热电性质。通过研究玻恩稳定性判据和声子色散曲线，证实了该化合物的力学稳定性和动力学稳定性。它是柔软的、可延展的和弹性各向异性的。沿a轴的原子成键比沿c轴的强。电子结构的计算表明，所研究的化合物是一个间接带隙半导体。电荷密度分布图和Mulliken布居分析表明BaAgP中的成键是共价键和离子键的混合。光学特性证实BaAgP是光学各向异性的。该化合物在可见光至紫外光范围内的高吸收系数和低反射率使其成为太阳能电池和光电子器件应用的可能候选者。通过求解玻尔兹曼半经典输运方程计算了其热电性能。在1000 K下沿a轴的计算功率因数为35.2 micro-W/cmK ~ 2（τ =10 ~（-14）s），这是SnSe的约3.5倍，SnSe是一种有前途的层状热电材料。BaAgP的热电优值ZT为0.44，这是由于高导热性而小的。因此，降低BaAgP的热导率是提高其热电性能的关键。
2020-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Experimental study and critical review of structural, thermodynamic and mechanical properties of superhard refractory boron suboxide, B6O
在本论文中，我们进行了分析的结构，热力学和力学性能的B6O的现有数据。虽然这种化合物已经被发现了半个世纪，并且已经被广泛研究，但这种富含硼的固体的许多性质仍然未知或可疑。我们的实验和文献数据的半经验分析，使我们能够选择的主要热力学和力学特性的最佳值在以前报道的数据，预测B6O的热弹性状态方程，其硬度的非化学计量比和温度的依赖性。
2011-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ab-initio calculations of carbon and boron nitride allotropes and their structural phase transitions using periodic coupled cluster theory
我们提出了一个从头计算研究氮化硼以及碳同素异形体。它们的相对热力学稳定性和结构相变从低到高密度相的研究。压力-温度相图的计算和实验结果进行比较。计算采用量子化学波函数以及密度泛函理论。我们的研究结果表明，预测的能量差异往往取决于所采用的方法的选择显着。计算结果和实验结果之间的比较允许基准的准确性，不同层次的理论。所产生的结果表明，量子化学波函数为基础的理论允许实现系统的改进估计。我们发现，在耦合集团理论的水平上，氮化硼的低密度相和高密度相在0 K时都发生了热简并。这与最近的实验结果一致，表明立方氮化硼在环境条件下不是化学稳定的同素异形体。此外，我们采用计算结果来评估过渡概率从石墨低密度到类金刚石高密度相在一个近似的方式。我们的结论是，母石墨材料的堆叠顺序是至关重要的可能形成的亚稳纤锌矿氮化硼和六方碳金刚石也被称为lonsdaleite。
2019-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Thermomechanical properties of honeycomb lattices from internal-coordinates potentials: the case of graphene and hexagonal boron nitride
低维材料中的晶格动力学，特别是弯曲声学模式的二次行为在其热机械性能中起着重要作用。这些的第一原理评估可能是非常苛刻的，并且可能受到破坏平移或旋转不变性的数值噪声的影响。为了克服这些挑战，我们研究了Gartstein内坐标势，并根据石墨烯的第一性原理原子间力常数调整了它的13个参数。我们表明，由此产生的潜力不仅再现非常好的声子分散的石墨烯，但也有任何直径和手性的碳纳米管。增加一个立方项也允许再现占主导地位的非谐项，导致晶格热导率的一个非常好的估计。最后，这种潜在的形式也非常适用于氮化硼，只要它适合于原子间力常数的短程（分析）部分，并在其后增加长程介电贡献。这一考虑强调了基于短程描述符的电位应如何在极性材料中与第一性原理相互作用的短程部分相适应，并由基于相同第一性原理计算参数化的长程分析介电模型进行补充。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Exciton energy-momentum map of hexagonal boron nitride
理解和控制激子在固体中传播的方式是定制具有改进的光电性能的材料的关键。在这个方向上的一个基本步骤是激子能量动量色散的测定。在这里，由于无参数的Bethe-Salpeter方程（BSE）的解决方案，我们绘制和解释的前三个布里渊区的六方氮化硼（h-BN）的激子能量-动量图。我们发现，h-BN显示出强烈的激子效应，不仅在光学光谱中消失的动量$\mathbf{q}$，如前所述，但也在大$\mathbf{q}$。我们通过非弹性X射线散射（IXS）实验评估计算的激子图来验证我们的理论预测。此外，我们解决了以前的实验数据和计算之间的差异，然后证明BSE是高度准确的，通过整个动量范围。因此，这些结果提出了BSE和IXS的组合作为解决复杂材料中激子动力学的工具的选择。
2015-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Freeform nanostructuring of hexagonal boron nitride
六方氮化硼（hBN）-长期以来被认为是一种热稳定的陶瓷-现在可以作为原子级光滑的单晶薄片使用，彻底改变了其在光电子学中的应用。对于纳米光子学，这些薄片提供强非线性、双曲色散和单光子发射，为光学和量子光学应用提供独特的特性。对于纳米电子学，它们原始的表面，化学稳定性和宽带隙使它们成为二维电子器件的关键衬底，密封剂和栅极电介质。然而，在探索这些优势的同时，研究人员一直局限于平面薄片或带有基本狭缝和孔的图案，严重限制了先进的架构。如果可以自由改变薄片轮廓，hBN结构将提供强大的设计参数，以进一步操纵下一代器件中的光子、电子和激子的流动。在这里，我们展示了自由形式的hBN纳米结构相结合的热扫描探针光刻和反应离子蚀刻，以惊人的保真度形成薄片。我们利用亚纳米高度控制和高空间分辨率来生产以前无法实现的薄片结构，用于广泛的光电应用。对于光子学，我们制造微元件，并通过在两个平面镜之间放置球形hBN微透镜来显示这些元件的直接转移和集成，以获得稳定，高质量的光学微腔。然后，我们减小图案化长度尺度以引入电子的傅立叶表面，在hBN中创建复杂的高分辨率景观，为应变和能带结构工程提供新的可能性。这些能力可以推进双曲超材料、极化激元、双电子、量子材料和2D光电子器件中新兴现象的发现和利用。
2021-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Insights into the Unusual Semiconducting Behavior in Low-Dimensional Boron
元素半导体既稀有又有吸引力，尤其是对于低维材料。不幸的是，大多数硼纳米结构被发现是金属的，尽管它们具有典型的半导体块体结构。在此，我们提出了一个实现低维半导体硼的一般配方。这种不寻常的半导体行为归因于电荷转移和电子局域化，这是由将硼原子分为阳离子和阴离子的对称性破缺引起的。此外，通过合理设计各种结构，实现带隙工程是可行的。重要的是，低维半导体硼被预测是一种优良的太阳能电池材料，其功率转换效率高于20%，为其有前途的光电应用铺平了道路。
2018-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio investigations for Structural, Mechanical, Optoelectronic, and Thermoelectric properties of Ba2SbXO6 (X=Nb, Ta) compounds
报道了双钙钛矿结构Ba_2SbNbO_6和Ba_2SbTaO_6化合物的结构、力学、电学、光学、热电性能和光谱极限最大效率（SLME）。所有的研究都是通过第一性原理密度泛函理论（DFT）进行的。所获得的弹性常数的值揭示了所研究的化合物的机械稳定性。Ba_2SbTaO_6的体弹性模量（B）、剪切模量（G）和杨氏模量（E）的计算数据均大于Ba_2SbNbO_6。体积与剪切比之比（B/G）表明Ba 2SbNbO 6和Ba 2SbTaO 6具有韧性。计算的电子能带结构揭示了这两种化合物的半导体性质。我们还研究了电子弛豫时间依赖的热电性质，如塞贝克系数，热导率，电导率，热电功率因数，以及作为化学势的函数的p型和n型载流子在不同温度下的优值。高的吸收光谱和良好的品质因数（ZT）表明，这两个研究的化合物，Ba_2SbXO_6（X = Nb，Ta）是有前途的光伏和热电应用材料。计算的SLME为26.8%，表明Ba 2SNbO 6是单结太阳能电池的一个有吸引力的候选人。
2021-06-27 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
Optoelectronic and Thermoelectric Properties of High-Performance AlSb Semiconductors
S.U. Umarov Physical-Technical Institute of NAST（S.U. 乌马罗夫物理技术研究所 (NAST)）；School of Optoelectronic Engineering & CQUPT-BUL Innovation Institute, Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学光电工程学院及CQUPT-BUL创新学院）；Tajik National University（塔吉克斯坦国立大学）
本文通过第一性原理研究AlSb在立方和六方相的光电及热电性质，揭示其带隙、光学响应及热电性能，强调Sb d电子效应的准确处理对预测性能的重要性。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Thermo-mechanical Characterization of 2D hexagonal Boron Phosphide (h-BP)
Bowling Green State University（鲍灵格林州立大学）
本研究开发h-BP的MD势并模拟其力学行为，发现其力学性能具各向异性，温度升高会劣化其力学特性，结构缺陷会降低其拉伸强度，为h-BP在极端环境的应用提供基础。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Silane-Catalyzed Fast Growth of Large Single-Crystalline Graphene on Hexagonal Boron Nitride
在电介质衬底上直接生长高质量的石墨烯大单晶畴对于电子和光电子学中的应用至关重要。传统上，在石墨烯上生长的石墨烯域通常仅为~ lnm，生长速率为~ lnm/min或更小，主要原因是缺乏催化剂。在这里，我们表明，硅烷，作为一种气态催化剂，是能够提高石墨烯的生长速率~1 μ m/min，从而促进石墨烯域的大小高达20 μ m的合成通过化学气相沉积在六方氮化硼。霍尔测量表明，样品在室温下的迁移率达到20，000 cm 2/Vs，这是CVD生长的石墨烯中最好的。结合催化CVD和超平介电衬底的优点，气相催化剂辅助CVD为合成用于器件应用的高质量石墨烯铺平了道路，同时避免了转移过程。
2015-03-10 cond-mat.mtrl-sci
High thermoelectric and optical conductivity driven by the interaction of Boron and Nitrogen dopant atoms with a 2D monolayer Beryllium Oxide
采用密度泛函理论计算方法研究了硼（B）和氮（N）共掺杂BeO单层膜的电子、热学和光学性质。我们的计算表明，与BN共掺杂原子的BeO可以产生更有效的和出色的性能的热响应和光学响应。更重要的是，单层BeO与BN共掺杂原子成为一个直接带隙的半导体相比，原始BeO的绝缘体行为。这项工作的特别注意的是支付的原子配置和B和N掺杂剂原子与BeO的相互作用的影响。B和N原子与BeO单层的相互作用减少了简并能态，形成平带。研究还发现，O和N原子之间存在强吸引力，形成强σ键，打破了BeO结构的对称性。因此，带隙减小，导致半导体行为具有改善的热电性质，例如塞贝克系数和品质因数。减小的带隙和平坦的能带在可见光区域引起高的光学响应，例如折射率、反射率和光学电导率。此外，单层BeO与B和N原子的各向异性关于不同方向的电磁极化。我们期望我们的研究结果可以用于热电和光电子器件的设计。
2021-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the Source toSubstrate Distance on Structural, Optoelectronic, and Thermoelectric Properties of Zinc Sulfide Thin Films
本研究在PVTC系统中调节SSD距离制备ZnS薄膜，考察其对薄膜结构及光学、电学和热电性能的影响，并确认薄膜形成具有111择优取向的闪锌矿立方结构。
2024-04-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermodynamic Phase Stability, Structural, Mechanical, Optoelectronic, and Thermoelectric Properties of the III-V Semiconductor AlSb for Energy Conversion Applications
S.U. Umarov Physical-Technical Institute of NAST（纳兹尔科学院苏·乌马尔物理技术研究所）；School of Optoelectronic Engineering & CQUPT-BUL Innovation Institute, Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学光电工程学院与CQUPT-BUL创新学院）
本研究通过第一性原理方法分析了AlSb在不同相中的热力学、结构、机械、光电和热电性能，发现立方相更稳定，且六方相在热电应用中具有优势。
2025-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Computational study of structural, elastic, electronic, phonon dispersion relation and thermodynamic properties of orthorhombic CaZrS$_3$ for optoelectronic applications
本文通过第一性原理计算研究正交相CaZrS$_3$的结构、弹性、电子、声子和热力学性质，证实其动力学稳定且具有韧性，为其光电应用提供理论依据。
2023-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Low-Temperature Thermoelectric Performance and Optoelectronic Properties of Monolayer of WX2N4(X = Si, Ge)
本研究基于密度泛函理论和玻尔兹曼输运方程，探讨了WX2N4(X=Si, Ge)单层的热电性能，发现p型WGe2N4在400K下具有高达0.91的热电优值，而WSi2N4在室温下ZT值较低。
2023-03-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A comparative study of the structural, elastic, thermophysical, and optoelectronic properties of CaZn$_2$X$_2$ (X = N, P, As) semiconductors via ab-initio approach
本文用密度泛函理论计算了三元半导体CaZn $_2$ X $_2$（X = N，P，As）的结构、弹性、晶格动力学、热物理和光电性质.所得到的晶格参数与实验值和其他理论结果吻合得很好。这些弹性常数满足机械稳定性准则。此外，许多热物理参数的这些化合物，包括德拜温度，平均声速，熔化温度，热容，晶格热导率等的弹性常数和模量的综合分析表明，CaZn $_2$ X $_2$化合物具有较好的可加工性，相对较高的维氏硬度和相对较低的德拜温度。首次研究了CaZn $_2$ P $_2$和CaZn $_2$ As $_2$的声子色散曲线和声子态密度。从声子色散曲线可以看出，体相CaZn $_2$ X $_2$（X = N，P，As）化合物是动态稳定的.通过能带结构和电子态能量密度研究了其电子性质。电子能带结构表明，CaZn $_2$ N $_2$和CaZn $_2$ As $_2$具有直接带隙，而化合物CaZn $_2$ P $_2$具有间接带隙.研究了CaZn $_2$ X $_2$（X = N，P，As）化合物的成键特性。与能量相关的光学参数与电子态的能量密度特征有很好的对应关系。我们对这些半导体材料的反射率、吸收系数、折射率、介电函数、电导率和损耗函数进行了深入的讨论。对CaZn $_2$ X $_2$（X = N，P，As）的光吸收光谱、反射光谱和折射率的研究表明，该化合物有望用于光电子器件…
2022-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Environmental Screening and Strain on Optoelectronic Properties of Two-Dimensional Quantum Defects
本文通过第一性原理多体微扰理论研究层数、衬底介电屏蔽和应变对hBN中碳二聚体及氮空位缺陷光电性质的影响，揭示屏蔽使光激发能和激子辐射寿命近似恒定，并证明应变可高度各向异性地调控量子缺陷光学性质。
2023-04-12 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
The Electronic Properties of Phosphorene/Graphene and Phosphorene/Hexagonal Boron Nitride Heterostructures
二维材料的垂直集成是近年来出现的一种新颖的电子和光电子器件设计方法。利用密度泛函理论研究了石墨烯/磷烯（G/BP）和六方氮化硼/磷烯（BN/BP）两种异质结构的结构和电子性质。我们发现，在G/BP和BN/BP的层间距，结合能，和电荷转移是相似的。由于BP的pz轨道与石墨烯和BN的π轨道之间的弱耦合，预测了层间的非共价键。少量的电子从石墨烯和BN转移，缩放与垂直应变，使BP轻微n掺杂的两个异质结构。几个有吸引力的特性，包括直接带隙和线性二向色性，保留BP。然而，在界面上观察到一个大的静电势重新分布，这可能会显着重整载流子动力学和影响BP的激子行为。我们的工作表明，石墨烯和BN不仅可以用作有效的覆盖层，以保护BP免受其结构和化学降解，同时仍然保持其主要的电子特性，而且还可以用作活性层，以调节BP的载流子动力学和光学性质。
2015-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Boron-doped diamond
硼掺杂金刚石在掺杂浓度的某个临界值（约2.21at%）处经历绝缘体-金属转变。在这里，我们报告了一个简单的方法，计算其体积模量，基于vacuical模型，由Varotsos和Alexopoulos，最初已建议的缺陷形成参数之间的互连固体和散装性能。在2.6at%的掺杂水平下获得的结果与实验值一致，该掺杂水平后来在0.5at%的水平下得到改善。
2017-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Computational investigation of a perovskite LaBiO$_{3}$ for photovoltaic, thermoelectric, and optoelectronic applications
Jimma University（吉马大学）
该研究通过DFT计算，系统研究了三角相LaBiO$_3$的结构、电子、弹性、光学及热电性质，发现其具有3.51 eV间接宽带隙和延展性，并评估了其在光伏和热电领域的应用潜力。
2026-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Possible applications of Mo2C in the orthorhombic and hexagonal phases explored via ab-initio investigations of elastic, bonding, optoelectronic and thermophysical properties
二元碳化物表现出一系列有吸引力的物理性能，适用于许多不同的应用。本文采用密度泛函理论（DFT），通过第一性原理计算，详细研究了二元正交和六方Mo2C化合物的结构性质、电子结构、弹性常数、声学行为、声子色散、光学性质和各种热物理性质.计算的基态晶格参数在这两种对称性是在良好的协议与现有的实验结果。计算的电子能带结构，态密度，和光学性质的Mo2C在这两种结构揭示金属功能。与六方相相比，正交相晶体表现出更高的力学和热各向异性。弹性常数和声子色散计算表明，在这两种结构中，Mo2C是机械和动力学稳定的。一个全面的机械和热物理研究表明，这两个阶段具有高的结构稳定性，合理良好的机械加工性，韧性，高硬度，低压缩性，高德拜温度和高熔化温度。此外，电子能量密度的状态，电子密度分布，弹性性能，和Mulliken键的人口分析表明，所考虑的结构由离子和共价键的贡献的混合键合特性。在宽光谱范围内的高反射率使该化合物适合作为反射涂层。这两种结构都是紫外线辐射的有效吸收剂。折射率在红外到可见光范围内相当高。
2022-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Impact of boron atom clustering on the electronic structure of (B,In)N alloys
本文通过第一性原理计算研究硼含量2%–7%的(B,In)N合金，发现其电子结构强烈依赖硼原子微观构型：硼原子分散时带隙接近InN，而硼原子聚集共享氮原子时带隙显著减小甚至呈现金属态，主要由价带载流子局域化驱动。
2024-01-15 cond-mat.mtrl-sci
NaInX2 (X = S, Se) layered materials for energy harvesting applications: First-principles insights into optoelectronic and thermoelectric properties
本文采用第一性原理方法研究了六角对称（R-3 m）的两种硫系同构材料NaInS 2和NaInSe 2的结构、电子、光学和热电性质。一个非常好的协议已被发现我们的结果与现有的实验和理论。电子能带结构和光学性质表明，所研究的材料具有半导体性质，Na、In和Se原子的s轨道间的强烈杂化使导带底部向下移动，导致NaInSe 2的带隙比NaInS 2的带隙窄。首次详细研究了NaInX_2（X = S，Se）的不同光学性质（介电函数、光电导、吸收系数、反射率、折射率和损耗函数）和热电性质（塞贝克系数、电导率、功率因数和热导率）。结果表明，由于NaInX_2（X = S，Se）具有强烈的层状结构，所有这些性质都具有明显的各向异性。两种化合物在远可见光至中紫外（UV）区域具有强的光学吸收，具有尖锐的峰，而在UV区域反射率较低。计算得到NaInS 2和NaInSe 2在1000 K时沿a轴方向的热电功率因子分别为151.5 μ W/cmK ~ 2和154 μ W/cmK ~ 2，相应的ZT值约为0.70。两种化合物沿a轴的热导率都很高（~22 W/mK），这表明降低这种高热导率对于获得NaInX 2（X = S，Se）化合物的较高ZT值是重要的。
2020-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of fully metallic σ-bonded boron framework induced high superconductivity above 100 K in thermodynamically stable Sr2B5 at 40 GPa
本研究通过第一性原理结构搜索，发现在40 GPa下热力学稳定的F43m Sr2B5因全金属σ键合硼框架与E声子模式强耦合，具有约100 K的高温超导性，为设计新型高超导硼化物提供了典型结构。
2023-10-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Quantum Emission From Hexagonal Boron Nitride Monolayers
原子级薄的范德瓦尔斯晶体最近在材料科学、纳米光子学和物理学的各种学科中实现了新的科学和技术突破。然而，这些材料的非经典光子发射迄今尚未实现。在这里，我们报告了六方氮化硼纳米片的室温量子发射。单光子发射体在室温下表现出极好的量子光学性质的组合，包括光谱的可见部分中报道的最高亮度、窄线宽、绝对光稳定性、短激发态寿命和高量子效率。密度泛函理论模拟表明，发射极是反位氮空位缺陷，存在于单层和多层六方氮化硼。我们的研究结果构成了范德华晶体在纳米光子学、光电子学和量子信息处理方面前所未有的潜力。
2015-04-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Investigation of the lead-free double perovskites Cs2AgSbX6 (X= Cl, Br, I) for optoelectronic and thermoelectric applications
过氧化氢化合物具有收集太阳能以及利用许多可用材料的热电潜力的潜力。本文利用密度泛函理论（DFT）对Cs2 AgSbX 6（X = Cl，Br，I）钙钛矿结构的电子、结构、热电和光学性质进行了研究。采用WC-GGA近似计算了结构参数。这些化合物均为立方晶系，晶格常数从10.65（Cl）→ 11.14（Br）→ 11.86（I）。的mBJ-功能示出了半导体性质的这些化合物的间接带隙位于L-X对称点。电导率和吸收系数在紫外区出现峰值，随着大尺寸阴离子的插入而向低能区移动。这些化合物的带隙（2.08，1.37，0.64 eV）表明它们在单结和多结太阳能电池中的潜力。对于Cs2 AgSbCl 6、Cs2 AgSbBr 6和Cs2 AgSbI 6，在零能量下的折射率值被评估为3.1、2.2和1.97。电子的有效质量小于空穴的有效质量，导致电子的载流子迁移率更高。的塞贝克系数，功率因数，和品质因数计算使用BoltzTrap代码。电阻率的负温度系数也支持这些化合物的半导体性质。高导电性、小导热性、正塞贝克系数和最佳品质因数使这些化合物适合于热电应用。
2022-05-30 cond-mat.mtrl-sci
DFT based investigation of bulk mechanical, thermophysical and optoelectronic properties of PbTaSe2 topological semimetal
PbTaSe 2是一种非中心对称的拓扑半金属。在这项工作中，我们探讨了结构，弹性，机械，键合，电子，声学，热，光学性能的PbTaSe2。电子键结构的计算确认半金属字符。费米表面拓扑结构显示电子和空穴片。单晶弹性常数表明PbTaSe 2是弹性稳定的。该化合物是软的，脆的，同时具有高度的可加工性。它还具有非常高的干润滑性。各种各向异性指标表明，PbTaSe2是弹性各向异性的层状字符。研究了声子动力学。声子色散曲线表明，该化合物是动态稳定的，在声学和光学分支之间有明显的频率间隙。PbTaSe 2的德拜温度、声子热导率和熔化温度较低。该化合物具有中等的Grüneisen参数。成键特征以离子键为主，同时也有金属键的贡献。详细研究了其光学参数。光谱显示金属特征。该化合物非常有效地反射可见光（反射率高于60%）。它也是紫外线的有效吸收剂。该化合物相对于入射电场的偏振方向表现出明显的光学各向异性。
2023-03-02 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
Ab-initio Study of Structural, Magnetic, Optoelectronic and Thermo-Physical Properties of HoPdBi Half-Heusler Semimetal
本研究基于密度泛函理论全面探究了半赫斯勒化合物HoPdBi的结构、弹性、磁性、光电及热物理性质，首次证实其具备机械稳定性、延展性及半金属特性，并发现其在红外反射、紫外吸收、高温散热及自旋电子学领域具有应用潜力。
2025-05-31 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
A detailed first-principles study of the structural, elastic, thermomechanical and optoelectronic properties of binary rare-earth tritelluride NdTe3
本研究采用密度泛函理论首次计算稀土三碲化物NdTe₃的弹性与热机械参数，揭示其层状各向异性等力学特性及热障涂层应用潜力，并系统分析其电子结构与光学性质，证实基态CDW相存在。
2024-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Geometry, electronic structure, and optical properties of boron cages: A first-principles DFT study
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Bergische Universität Wuppertal（伍珀塔尔大学）
本研究通过DFT方法系统研究了不同大小的硼笼结构，发现32和92原子的硼笼最稳定，并通过TDDFT计算其在可见光范围内的光学吸收特性，为光电设备应用提供理论支持。
2025-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectricity in monolayer hexagonal boron nitride
本研究通过静电力显微镜实验证实了单层六方氮化硼的压电性，并发现双层及块体材料中无此效应，为新型机电和可拉伸光电器件提供了候选材料。
2019-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Designing graphene/hexagonal boron nitride superlattice monolayer with high thermoelectric performance
我们设计了一种石墨烯/六方氮化硼超晶格杂化单层膜，并利用密度泛函理论和Boltzmann输运方程研究了其热电性能，其中弛豫时间通过电子-声子耦合计算得到精确处理.与原始石墨烯相比，超晶格结构的晶格热导率降低了两个数量级以上，这是由于混合键特性引起的增强的三声子散射过程。此外，费米能级附近轻重带的共存导致了Z字形方向上的高功率因数，在1100 K时n型系统的ZT值最高可达~2.5.此外，应注意，价带最小值附近的载流子输运几乎完全由超晶格的石墨烯部分贡献。结果表明，适当的磷取代氮原子可以使p型系统的热电性能提高到与n型系统相当，这可以抑制晶格热导率，但对空穴输运几乎没有影响。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
