Control of the phonon band gap with isotopes in hexagonal boron nitride
物质组成元素的同位素质量对振动模式的能量有众所周知的影响。用单色扫描透射电子显微镜对六方氮化硼的声子能带结构进行了实验研究，发现在面内光学声子模和声子谱的低能部分之间存在声子带隙。声子带隙的大小可以通过硼的同位素质量来控制。而在$^{11}$ BN中，声子带隙约为7 meV宽，在$^{10}$ BN中，带隙几乎闭合，小一个数量级（低于0.5 meV）。这为操纵太赫兹波通过同位素结构的器件的传播打开了令人兴奋的选择，否则在化学上不同的组分之间没有界面。
2023-03-06 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
Resolving isotope splitting of boron-related intracenter transitions in diamond by infrared absorption spectroscopy
同位素富集提供了材料的尖端特性，开辟了令人兴奋的研究和开发机会。在半导体中，随着高水平的同位素纯化，在生长和掺杂技术的最终控制方面取得了进展。这就需要深入了解同位素无序效应及其有效测定技术。晶格和杂质中心的同位素含量引起的效应，这可以通过不同的光学技术来检查。虽然可以通过非弹性光散射或SIMS测量直接评估主体晶格中的无序，但确定许多数量级较少的杂质的同位素贡献仍然具有挑战性，并且通常在高分辨率光致发光或光学吸收光谱中观察到。掺硼金刚石具有复杂的红外吸收光谱，但未观察到与硼有关的发光。作为在元素半导体中充当类氢掺杂剂的最轻元素，硼在其同位素质量方面具有最大的相对差异，并且由此在包括金刚石的半导体中引起最大的同位素无序，金刚石是具有主晶格的最轻原子质量的元素半导体。这使得能够通过红外吸收光谱法获得金刚石中硼的同位素组成。通过比较天然（20%的10B和80%的11B同位素）和11B富集（高达99%）掺杂金刚石的低温吸收光谱，我们区分了与10B和11B同位素相关的中心内跃迁。我们发现，同一个硼心内跃迁的同位素谱线在能量约为0.7 meV处分离。这是在掺杂类氢杂质中心的半导体中观察到的最大杂质同位素位移。
2019-11-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Outstanding Thermal Conductivity of Single Atomic Layer Isotope-Modified Boron Nitride
具有高热导率（k）的材料对于解决高度集成和小型化的现代设备中的废热耗散的挑战是有价值的。在此，我们报告的第一个合成原子薄的同位素纯六方氮化硼（BN）和它的所有半导体和电绝缘体中最高的k之一。富含11B的单原子层（1 L）BN在室温下具有高达1009 W/mK的k。我们发现，同位素工程主要抑制BN中的面外光学（ZO）声子散射，从而减少ZO与横向声学（TA）和纵向声学（LA）声子之间的声光散射。另一方面，减少厚度到单个原子层减少了层间相互作用，因此减少了面外声学（ZA）声子的Umklapp散射，尽管这种厚度引起的k增强不如天然存在的BN那样显著。具有许多独特性质的原子级薄的单一同位素BN在范德华（vdW）器件和未来柔性电子器件的热管理方面很有前途。原子级薄BN的同位素工程也可能在2D材料中开辟其他有吸引力的应用和机会。
2020-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Isotope substitution and polytype control for point defects identification: the case of the ultraviolet color center in hexagonal boron nitride
提出结合同位素取代与多型控制的通用方法识别点缺陷，应用于六方氮化硼紫外色心，揭示其为碳二聚体，证明多型堆叠调控可为二维材料缺陷识别提供独特指纹。
2024-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity Of Monolayer Hexagonal Boron Nitride: Four-Phonon Scattering And Quantum Sampling Effects
针对单层六方氮化硼晶格热导率研究结果差异大、核量子效应与四声子散射被忽略的问题，结合经典与路径积分分子动力学及温度相关有效势方法计算多效应下的重整化声子，揭示两类效应对热导率和声子寿命的影响，为固体晶格热导率计算提供可靠框架。
2025-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Chemically homogeneous boron carbide 10B/11B isotope modulated neutron interference mirrors
提出一种基于化学均质BxC基体并以10B/11B同位素精确调制的新型中子干涉反射镜，实验证明其可在少层、薄层条件下实现高q值高反射率。
2024-04-07 cond-mat.mtrl-sci
On the origin of the Raman scattering in heavily boron-doped diamond
采用硼碳同位素替代法对高压高温合成的重掺硼金刚石的振动模式进行了识别。拉曼光谱中没有一个谱带在^{10} B-取代后发生位移，而与具有天然同位素丰度的样品相比，在^{13} C-取代后观察到所有谱带向较低频率的位移。这些同位素替代实验排除了硼二聚体相关简正模的假设，并强烈支持先前研究的“500 cm^{-1}”和“1230 cm^{-1}”带以及1003 cm^{-1}和1070 cm^{-1}处的两个弱带归属于扰动金刚石晶格声子，揭示了声子态密度。在组合频率和泛音频率的二阶声子谱也被确定。提出了一种体等离子体激元相关的声子态密度谱相对于带心声子的增强机制。
2008-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Orthorhombic boron oxide under pressure: in situ study by X-ray diffraction and Raman scattering
在室温下，用同步辐射X射线衍射和喇曼散射原位研究了高压下硼氧化物的正交相PDMATHABMM_2 O_3。已经发现\b{eta} -B2 O3的体积模量为169（3）GPa，这与我们的从头计算很好地一致。在常压下测量了\b{eta} -B_2 O_3的拉曼光谱和红外光谱，将实验观察到的谱带与理论计算的谱带进行了归属，并进行了模式归属。根据Raman位移随压强的变化数据，结合状态方程数据，计算了实验观测到的所有Raman谱带的Grüneisen参数。合成了10 B同位素富集的\b{eta} -B_2O_3，研究了硼同位素取代对Raman光谱的影响。
2016-09-12 cond-mat.mtrl-sci
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
Sieving hydrogen isotopes through two dimensional crystals
单原子厚的晶体对原子和分子是不可渗透的，但氢离子（热质子）可以穿透它们。我们表明，石墨烯和氮化硼的单层可用于分离氢离子同位素。采用电测量和质谱，我们发现，氘核渗透通过这些晶体比质子慢得多，在室温下的分离因子约为10。同位素效应归因于入射质子和氘核的零点能量之间约60 meV的差异，其转化为由二维晶体构成的激活势垒的等效差异。除了提供对质子传输机制的深入了解外，所展示的方法还为氢同位素富集提供了一种具有竞争力和可扩展的方法。
2016-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nucl-ex
Phonon study of rhombohedral BS under high pressure
在室温下，在高达34 GPa的压力下测量了菱面体一硫化硼（r-BS）的拉曼光谱。没有观察到压力诱导的结构相变，而拉曼光谱带向更高的波数的强烈压力位移已被揭示。红外光谱作为一种补充技术已被用来，以完整地描述的声子模式的r-BS。所有的实验观察到的频带进行了比较，理论计算和模式分配已执行。合成了10 B同位素富集的r-BS，观察并分析了硼同位素取代对拉曼光谱的影响。
2015-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structures of dodecaborides: complexity in simplicity
分析十二硼化物$R$ B $_{12}$有趣的物理性质需要精确的晶体结构数据。我们发现，一个简单的立方模型很好地符合原子的位置在单位细胞，但不能解释所观察到的各向异性的物理性质。合作的Jahn-Teller（JT）效应稍微违反了立方晶格的理想度规和晶格间隙中电子密度分布的对称性。硼框架的JT失真的理论模型。它们的对应关系的电子密度分布的傅立叶合成的地图上使用X射线数据和解释以前观察到的导电性能的各向异性证明。硼同位素组成上的字符的晶格畸变的效果。我们还讨论了应用爱因斯坦模型的阳离子和德拜模型的硼原子来描述晶格动力学。
2020-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermodynamic and Kinetic Tests for Low-Pressure Metal-Flux Growth of Diamond, with an Extension to Cubic Boron Nitride
Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；UNIST（蔚山科学技术院）
该研究探讨金刚石低压金属助熔剂生长的热力学与动力学条件，提出同位素分辨测试方法并拓展至立方氮化硼，为相关实验及模拟提供量化标准。
2026-08-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Site independent strong phonon-vacancy scattering in high temperature ceramics ZrB$_2$ and HfB$_2$
金属和硼空位对ZrB $_2$和HfB $_2$的声子散射和晶格热导率（$κ_l$）的影响相似。这些缺陷挑战了将较大影响与较大缺陷相关联的传统理解。我们发现其根本原因是由硼空位引起的强烈的局域扰动，它大大改变了原子间的力常数。与此相反，在金属空位的情况下，一个长期的，但较弱的扰动。我们表明，这些行为起源于混合金属和共价键的金属二硼化物的性质。在基于Boltzmann输运方程和密度泛函理论的完整的\textit{ab initio}框架下进行了热输运计算。用\textit{ab initio}格林函数方法计算了声子-空位散射。天然同位素和晶界对$κ_l$的影响也进行了系统的研究，但我们发现一个有影响力的作用，空位解释实验中看到的大的变化。我们进一步报告了两个数量级的差异之间的非晶和纯晶体的限制。我们的研究结果概述了这些多功能高温陶瓷的重要材料设计方面。
2022-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Superconductivity in Zr-Stabilized, Nonstoichiometric Molybdenum Diboride
本文报道了锆稳定的非化学计量二硼化钼超导体的结构和物理性质。二硼化物结构类型的优质材料只能通过Zr部分替代Mo和熔体淬火来获得。该相最好用超过理想的2：1硼与金属比率的硼制成。粉末中子衍射测量表明，非化学计量比是由金属层中的原子缺陷来调节的。对于x在0.85和1.0之间的（Mo.96Zr.04）xB 2，存在二硼化物结构类型。电子衍射表明，化学计量的材料，x=1，具有大量的堆垛层错。随着金属空位的引入，Tc从5.9 K增加到8.2 K。电阻率测量表明（Mo.96Zr.04）.88B2是不良金属，并且比热测量表明γ = 4.4mJ/mol K2，并且Δ C/γ Tc = 1.19。初步的硼同位素效应测量表明指数为0.11（5）。根据电子结构的数据分析报告，允许估计的电子-声子耦合常数，λ = 0.1-0.3，使这些弱耦合超导体。本文报道了NbxB_2和（Mo.96X.04）.85B_2（X=Ti，Hf）相超导性的初步表征。
2002-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Inter-layer Potential for Hexagonal Boron Nitride
提出了一种新的层状六方氮化硼（h-BN）结构的层间力场。力场包含三个术语，代表层间吸引力，由于分散的相互作用，排斥，由于各向异性重叠的电子云，和单极静电相互作用。通过适当的参数化，该势能够同时很好地捕获平面h-BN基二聚体系统的结合能和侧向滑动能以及不同晶体取向的双壁氮化硼纳米管的层间伸缩和旋转。因此，新的潜力使大规模h-BN基层状结构的准确和有效的建模和模拟成为可能。
2013-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Giant anharmonicity and non-linear electron-phonon coupling in MgB$_{2}$; A combined first-principles calculations and neutron scattering study
本文报道了新型超导体MgB $_{2}$的电子能带结构和晶格动力学的第一性原理计算。理论和我们的非弹性中子散射测量的声子态密度之间的良好的协议给出了信心，计算提供了一个健全的描述系统的物理性质。计算结果表明，带心附近的面内硼声子（具有E $_{2g}$对称性）具有很强的非谐性，并与费米能级附近的部分占据的平面B $σ$带强耦合.这种巨大的非谐性和非线性的电子-声子耦合是解释在MgB $_{2}$中观察到的高T $_{c}$和硼同位素效应的关键
2001-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Broad boron sheets and boron nanotubes: An ab initio study of structural, electronic, and mechanical properties
基于数值从头算研究，我们讨论了一个结构模型的宽硼片，这是一个单一的石墨片的模拟，和硼纳米管的前体。该片材具有仅沿其扶手椅方向的sp杂化σ键的线性链、高刚度和各向异性键特性。纸张的起皱被解释为一种稳定sp σ键的机制。硼片的各向异性键合特性导致二维参考晶格结构，其为矩形而不是三角形。因此，相关硼纳米管的手性角范围为0至90度。由于硼片的电子性质，我们证明，所有相关的硼纳米管是金属，无论其半径和手性角，我们还假设存在的螺旋电流在理想的手性纳米管。此外，我们表明，硼纳米管的应变能将取决于它们的半径，以及对它们的手征角。这在纳米管系统中是一个相当独特的性质，它可能是纳米技术中不同类型的结构控制的基础。
2006-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Constricted Boron Nanotubes
最近纯硼纳米管的发现提出了关于其详细原子结构的问题。以前的模拟预测的管状结构具有光滑或起皱的表面。在这里，我们提出了一些新的结果的基础上从头计算模拟捆绑单壁锯齿形硼纳米管（绳）。除了已知的光滑和起皱的修改，我们发现了新的形式，是径向收缩，这似乎是积极优于已知的异构体。此外，这些结构可以被解释为理想管状相和基于硼二十面体的已知体相之间的中间状态。
2004-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Dramatic Failure of the Callaway Description of Heat Flow in Boron Arsenide and Boron Antimonide Driven by Phonon Scattering Selection Rules
本研究发现Callaway简化热流模型在多数超高热导率材料中表现良好，但因无法描述砷化硼、锑化硼中多选择定则共同限制的声子散射而显著失效，为相关模型适用性与声子散射本质研究提供了见解。
2023-09-01 cond-mat.mtrl-sci
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
Data-driven learning of total and local energies in elemental boron
硼的同素异形体继续挑战结构解析和固态理论。在这里，我们使用机器学习结合随机结构搜索（RSS）算法来系统地构建硼的原子间势。从随机原子配置的集合开始，我们使用交替的单点量子机械能和力计算、高斯近似势（GAP）拟合和GAP驱动的RSS来迭代地生成元素的势能面的表示。除了非常不同的硼同素异形体的总能量，我们的模型很容易提供原子分辨的，本地的能量，从而加深了对受挫的$β$ -菱面体硼结构的了解。我们的研究结果为有效和自动生成GAP和其他基于机器学习的原子间势打开了大门，并表明它们作为材料发现工具的有用性。
2017-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Growth and Electronic Structure of Boron-Doped Graphene
石墨烯的掺杂以调整其电子结构对于其在碳基电子器件中的进一步使用是必不可少的。从经典的硅基半导体技术中调整策略，我们使用在2D石墨烯网络中掺入杂原子作为实现这一目标的直接方法。在这里，我们报告了在Ni（111）上一方面在三乙基硼烷的化学气相沉积过程中合成硼掺杂的石墨烯，另一方面通过硼从本体中的分离。用X射线光电子能谱学确定了硼的化学环境，用角分辨光电子能谱学分析了硼的化学环境对能带结构的影响。掺杂硼导致石墨烯带向较低结合能的位移。该偏移取决于掺杂浓度，并且对于0.3 ML的掺杂水平，观察到高达1.2 eV的偏移。实验结果与密度泛函理论计算结果一致。此外，我们的计算表明，掺杂硼导致石墨烯优先吸附在顶部面心立方的几何形状，因为在石墨烯晶格中的硼原子，然后吸附在基板面心立方空心网站。与碳相比，硼的较小吸附距离导致石墨烯片在硼原子附近弯曲。通过比较Ni（111）上掺杂和未掺杂石墨烯的计算以及各自的独立情况，我们能够区分掺杂和吸附对石墨烯的能带结构的影响。掺杂和键合到表面两者导致石墨烯带上的相反位移。
2012-12-02 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
Exciton spectroscopy of hexagonal boron nitride using non-resonant x-ray Raman scattering
我们报告非共振X射线拉曼散射（XRS）测量从六方氮化硼转移动量从2到9 $\mathrmÅ^{-1}$沿方向和出基面。一个基于量子力学的论证，连同球谐函数基中投影态密度的实空间全多重散射计算，揭示了一个强的前边缘特征是一个占主导地位的$Y_{10}$型Frenkel激子，没有其他\textit{s} -，\textit{p} -，或\textit{d} -组件。这一结论得到了基于Bethe-Salpeter方程的\textbf{q}依赖性XRS截面的第二次独立计算的支持。
2007-10-03 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
Simultaneously high electron and hole mobilities in cubic boron-V compounds: BP, BAs and BSb
通过第一性原理计算，研究了立方硼钒化合物（BP，BAs和BSb）的声子限制输运性质。我们发现，这些化合物中的高光学声子频率导致极性散射的实质性抑制和大波矢光学声子介导的谷间跃迁的减少，这两者都显着促进电荷传输。我们还发现，在室温下，BAs同时具有高的空穴迁移率（2110 cm 2/V-s）和电子迁移率（1400 cm 2/V-s），这在半导体中是罕见的。我们的研究结果提出了一个新的见解，在寻找高迁移率极性半导体，并指出作为一个有前途的材料，除了其预测的高热导率的电子和光伏器件的BA。
2018-07-08 cond-mat.mtrl-sci
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
Semimetallic Two-Dimensional Boron Allotrope with Massless Dirac Fermions
由三角形和六边形图案组成的平面硼结构是最稳定的二维（2D）相，并且是硼纳米结构的可能前体，这已被广泛接受。在这里，我们预测，基于从头进化结构搜索，新的二维硼结构与非零厚度，这是相当大的，由50毫电子伏/原子的能量低于最近提出的α-片结构及其类似物。特别是，这个阶段是第一次确定有一个扭曲的狄拉克锥，石墨烯和硅烯后，第三种元素材料与无质量的狄拉克费米子。两个亚晶格之间的耦合和屈曲不仅增强了系统的能量稳定性，而且也是畸变狄拉克锥出现的关键因素。
2014-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Entropy-driven electron density and effective model Hamiltonian for boron systems
本文提出基于巨正则系综理论和八隅体规则的无参数键合自由能（BFE）模型，用于确定硼体系电子密度，成功预测硼烷团簇、全硼团簇和硼烯的结构稳定性与物理性质，为硼基体系的结构预测提供了实用判据。
2024-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and magnetic properties of new binary uranium-boron compounds with 2D and 3D boron networks: A revisit of the U:B system
基于晶体化学原理和密度泛函理论DFT内的计算，U：B系统补充有具有二维和三维硼子结构的额外二元化合物UB3、U2B6和UB6。观测支持定量的结合能，电荷转移到硼亚晶格和几何优化结构的趋势。结果指出，在高于UB3的组成下，从六方（层B网络）到3D硼网络的结构交叉被发现与硼上的电荷的阈值量（约0.46）有关。从考虑自旋简并和自旋极化组态的能体状态方程中，发现六方晶系的UB3和立方晶系的UB6处于稳定的铁磁基态，其自旋磁矩分别为1.47和2.40 Bohr. UB3和UB6的磁化强度的体积变化分别表现出平滑和突变的演变。
2019-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
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
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
Structure, non-stoichiometry, and geometrical frustration of alpha-tetragonal boron
最近发现的所谓纯的α-四氟硼酸需要重新审视其结构。该系统也是有趣的元素晶体，这是在β-菱面体硼中发现的一种新类型的几何挫折。采用密度泛函理论计算方法，对纯α-四硼酸的结构和热力学性质进行了研究。与β-菱面体硼不同，在B_52中，两个4c间隙位几乎满足稳定共价键的条件（带隙和完全填充的价带）。这表明纯的α-四氟硼酸的基态是化学计量的。然而，共价条件并不完全满足，因为存在不能消除的非键合间隙状态。4c位的半占据产生宏观量的剩余熵，其与β-菱面体硼的剩余熵一样大。因此，α-四氟硼酸可以被分类为具有几何挫折的元素晶体。只有在有限的温度下才能发生偏离化学计量的现象。热力学分析表明，δ与化学计量组成B_（52+ δ）的偏差很小，且为正值。对于所报道的高压合成条件，预测δ为约0.1至0.2。纯的和含C或N的α-四氢硼之间的一个重要区别是间隙位置的占据：纯的形式倾向于占据4c位置，而含C或N的形式占据2a，8h和8i位置的混合物。本文提供了位置占用，δ值和晶格参数的关系，使我们能够识别纯的α-四氢呋喃，并将其与其他形式区分开来。
2016-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Icosahedra boron chain and sheets: new boron allotropic structures
采用基于可传递的半经验哈密顿量的高效分子动力学方法，得到了硼族的新成员--硼二十面体链和由二十面体B12构成的具有α、δ4和δ6对称性的三个二十面体片.二十面体链中的B12面体沿中国方向略微拉长，以双中心共价键直接键合。在二维二十面体片中还发现了B12二十面体的变形。除了二十面体B12内部的三中心成键性质外，在二十面体片层结构中还存在两种类型的定向二十面体间键，一种是单个强共价键，另一种是一对弱共价δ键。与硼单层相反，在这些二十面体片中没有发现屈曲。B12的变形和这些新的二十面体结构中的特殊成键性质导致了二十面体链中的能带隙为0.74 eV，二十面体δ6层中的能带隙为0.52 eV，二十面体δ4层中的能带隙为0.39 eV，二十面体α层中的能带隙为无带隙。从二十面体δ6层到二十面体α层的能垒为0.17 eV，从二十面体δ6层到二十面体δ4层的能垒为0.38 eV，从二十面体α层到二十面体δ4层的能垒为0.27 eV。如此高的能量势垒表明这些二十面体片是相对稳定的。
2014-09-26 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
New ab initio approach for high pressure systems with application to a new high-pressure phase for boron: perturbative momentum-space potentials
通过使用微扰理论，在这项工作中，我们开发了一种方法，该方法允许在密度泛函计算中使用的平面波基础的大小大幅减少。这种方法可用于赝势和全电子计算，在后一种情况下特别有益。在所有情况下，该方法的优点是可以准确预测任何环境下的可转移性误差。最后，这种方法可以很容易地实现为共轭梯度技术，因此它是计算效率。在这项工作中，我们应用这种方法来研究硼的高压相。我们发现，硼经历了一个相变从二十面体家庭的α-斜方晶系结构，这两个是半导体。α-斜方晶系结构具有比传统的单原子结构低的能量，这支持了硼的金属相以及因此的超导相比简单的单原子晶体复杂得多的断言。此外，我们认为，β-正交结构可能是一个候选的超导相的硼。
2002-12-09 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
Unveiling the atomic structure of single-wall boron nanotubes
尽管最近在合成硼纳米管（BNT）方面取得了成功，但其壁的原子排列尚未确定，并且关于其基本性质的许多问题仍然存在。在这里，我们通过第一性原理分子动力学模拟揭示了BNTs的动力学稳定性。我们发现，独立的，单壁BNT的直径大于0.6 nm的热稳定在实验报告的合成温度为870 $^\circ$ C和更高。热稳定的BNTs的壁被发现具有各种不同的混合三角-六边形的形态。我们的研究结果证实了混合的三角-六方形貌作为原子薄硼的结构范例的重要性。
2014-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
