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
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
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
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
Theory of shallow and deep boron defects in 4H-SiC
摘要尽管在提高$p$型4 H-SiC衬底和层的质量方面取得了进展，但我们仍然没有能够解释文献中大量与硼相关的光学、结和顺磁共振实验的模型。一个突出的难题是观察到两个浅的硼缺陷，而不同的轴向取向所发现的电子顺磁共振（EPR）和电子核双共振（ENDOR）数据。在掺杂有其他III族元素的材料中没有观察到该特征。另一个悬而未决的问题涉及相互矛盾的结论，从光致发光和EPR研究更深的硼中心，这已被链接到相当不同的模型，无论是基于替代或空位相关的硼缺陷。我们解开这些和其他问题的第一性原理计算，其中的温度依赖的稳定性，电子活动，和顺磁响应的硼缺陷在4 H-SiC的调查。
2023-01-05 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
Doping-limitations of cubic boron nitride: effects of unintentional defects on shallow doping
立方氮化硼（cBN）是一种超宽带隙、超硬材料，具有极温、极压应用的潜力。使用cBN的pn结的原理验证在近三十年前就已被证明。然而，到目前为止，仍然存在两个未解决的挑战，阻止其在技术中的实际应用：（i）难以生产高质量的cBN膜，以及（ii）难以可控地对其基质进行n掺杂和p掺杂。在这项理论工作中，我们研究了掺杂限制的原因，这是实现基于cBN的电子学的一个尖锐问题。特别是，我们发现，不同的无意中存在的本征和非本征缺陷作为补偿缺陷和/或引入陷阱状态。反过来，这些缺陷及其复合物的存在会影响浅掺杂剂[硅和铍]的掺入以及电子结构特性，这些浅掺杂剂是有意引入到n型和p型掺杂cBN中的。我们的掺杂限制的分析提供了一个路径，找到可控的n-和p-掺杂cBN的解决方案。
2021-07-09 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
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
Boron-related defects in n-type 4H-SiC Schottky barrier diodes
本文通过少数载流子瞬态谱研究了n型4H-SiC肖特基二极管中硼相关缺陷，发现高浓度硼引入深能级缺陷但未恶化器件电学特性。
2023-03-17 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
Set of equations for transient enhanced diffusion in shallow ion-implanted layers
为了模拟表面或界面附近的瞬态增强扩散，提出并分析了一组描述离子注入层中杂质扩散和掺杂原子与点缺陷的准化学反应的方程。得到的扩散方程考虑到不同的电荷状态的移动或不移动的物种和漂移的移动物种在内置的电场和弹性应力场。自激子在表面的吸收和缺陷在弹性应力作用下的漂移导致了点缺陷的不均匀分布。分析和数值计算表明，考虑到不均匀的缺陷分布，可以解释离子注入层退火过程中表面附近的“上坡”杂质扩散现象。对浅注入层退火后硼浓度分布的计算结果与实验数据吻合较好，证实了所提出的方程的有效性。
2007-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures of B-2p and C-2p of boron-doped diamond film by soft X-ray absorption and emission spectroscopy
对金属（~1at%B，B-金刚石）和半导体（~0.1at%B，N，BN-金刚石）掺杂金刚石薄膜进行了B-K和C-K边附近的X射线吸收（XAS）和发射（XES）谱研究。B-K XAS和XES谱都显示出金属的偏态密度（PDOS），费米能级为185.3eV，与不同的电学性质相比，没有明显的硼浓度依赖性。在B金刚石的C-K XAS谱中，在费米能级附近观察到明显的硼杂质态。费米能级E_V与未掺杂金刚石的价带顶能级E_V基本相同，为283.9 eV。BN-金刚石的C-K XAS显示了B诱导的浅能级和N诱导的深宽能级作为带隙态，其中浅能级与由电导率随温度的变化估算的激活能（Ea =0.37 eV）吻合较好，即直接观察到了杂质诱导金属化的C-2 p PDOS的变化。这种金刚石的电学性质主要归因于费米能级附近C-2 p的电子结构。所观察到的XES光谱与DVX-α簇计算进行了比较。DVX-α结果支持在XAS和XES谱中观察到的B-2 p和C-2 p之间的强杂化，并且表明金刚石中的少量硼（<1at%）占据替代位点而不是间隙位点。
2004-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
The direct and indirect optical absorptions of cubic BAs and BSb
近年来，砷化硼（BAs）在实验中被测得具有很高的热导率，这对小功率光电器件的发展是一个巨大的鼓舞。因此，本论文采用第一性原理计算，系统地研究了BAs和BSb的直接和间接光学效应以及同系物的掺杂效应。通过考虑声子辅助的二阶光学吸收，得到了间接带隙对应的吸收起始点。在温度相关的计算中，我们还发现了吸收起始点的红移、光吸收谱的增强和平滑。为了在可见光范围内引入一阶光折变效应，在没有声子辅助的情况下，研究了同系物的掺杂对光折变效应的影响。研究发现，掺杂后局域直接带隙的减小主要是由于原型III-V族半导体中的带隙较小或位于R $_c$点的CBM所致。因此，同源物的掺杂可以改善可见光范围内的直接光学吸收。
2019-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Stability of extended defects on boron nitride and graphene monolayers: the role of chemical environment
我们进行从头计算表明，反相界（APB）的相对稳定性与扶手椅和锯齿形手性在单层氮化硼（BN）的合成过程中的硼和氮物种的化学势决定。在富氮环境中，具有富氮核的锯齿形APB是最稳定的结构，而在富硼或本征生长条件下，具有化学计量核的扶手椅形APB是最稳定的结构。这种稳定性的转变是由APBs的核心中的同极键（B-B和N-N）和弹性能成本之间的竞争引起的。此外，在碳源的存在下，我们发现，碳掺杂的锯齿形APB成为最稳定的边界附近的富氮限制。BN中两种类型的APB的电子结构被示出为是特别不同的，与锯齿形APB描绘的带隙中的缺陷样深电子带，而扶手椅式APB显示批量样浅电子带。
2012-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh thermal conductivity in hexagonal BC6N- An efficient material for nanoscale thermal management- A first principles study
具有高导热性的工程材料对于微/纳米电子中的有效散热具有根本意义。使用第一原理计算，我们报告了六方纯（天然）BC 6 N（h-BC 6 N）的超高热导率为2090 Wm-1 K-1（1395 Wm-1 K-1）。该值是在金刚石和立方砷化硼之后已知的最高热导率之一。这种超高的晶格热导率（k）主要归因于由强C-C和B-N键以及组成元素如硼（B）、碳（C）和氮（N）的轻原子质量产生的声学和光学声子的高声子群速度。我们还报告的h-BC 6 N纳米结构的尺寸依赖的热导率，包括边界散射。在室温（300 K）和100 nm的纳米尺度长度（L）下，观察到175 Wm-1 K-1的高k值（高于硅的体k值）。具有大群速度的光学声子主要负责h-BC 6 N纳米结构中的这种高热导率。h-BC 6 N的高热导率使其成为微/纳米热管理应用中散热的候选材料。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles studies of ground- and excited-state properties of MgO, ZnO, and CdO polymorphs
采用基于密度泛函理论的从头计算赝势方法，采用广义梯度交换和关联修正以及投影增强波，研究了MgO，ZnO和CdO在岩盐，氯化铯，氧化锌和纤锌矿结构中的结构，能量，电子和光学性质.在MgO的情况下，我们还研究了砷化镍结构和石墨相。研究了岩盐（MgO，CdO）和纤锌矿（ZnO）基态相在静水压力和双轴应变下的稳定性。我们还提出了所有多晶型物的能带结构以及伴随的介电函数。我们讨论了基态几何形状和基本间隙与氧化物中的第II族阳离子的大小的异常化学趋势的物理原因。的浅Zn3d和Cd4d电子的作用是严格审查。
2006-07-06 cond-mat.mtrl-sci
A first principles study on organic molecules encapsulated BN nanotubes
采用密度泛函理论研究了有机分子掺杂的氮化硼纳米管的电子结构。亲电分子在BNNT靠近价带边的宽禁带中引入受主态，使掺杂体系成为$p$型半导体。然而，对于典型的亲核有机分子封装，仅观察到深占据分子态，而没有观察到浅施主态。BNNT与亲电分子之间存在明显的电子转移，亲核分子与BNNT之间的电荷转移可以忽略不计。当亲电和亲核分子被封装在同一BNNT中时，两种分子之间发生大的电荷转移。由此产生的小的能隙可以强烈地改变系统的输运和光学性质。
2008-04-14 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
Predicting Defect States: A Quick Screening Protocol for Substitutional Point Defect Engineering
Department of Chemistry, Pennsylvania State University（宾夕法尼亚大学化学系）；Department of Physics, Pennsylvania State University（宾夕法尼亚大学物理系）
提出一种基于原胞的紧束缚协议，通过构建超胞模型并修改替代位点能，快速预筛选替代缺陷，在过渡金属二硫化物、六方氮化硼和金刚石中成功捕获带隙态特征。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci
