二维BCN的新结构及光电性质的第一性原理研究

• 作者: 吕林霞 周大伟 唐鑫 李春萍 濮春英
• 来源期刊: 发光学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 结构预测 二维BCN 光电性质 第一性原理
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 理论计算及光谱分析
• 页码范围: 1294-1301
• 页数: 8页
• 分类号: O469
• 语种: 中文
• DOI: 10.37188/CJL.20200179

摘要

采用粒子群优化算法的结构预测程序CALYPSO结合基于密度泛函理论的VASP软件包对B6 C6 N6进行结构预测,得到新的二维BCN结构,该结构由6个B、6个C、6个N组成类石墨烯六角结构,其中B—N、B—C—N以及C—C之间形成的六环是稳定BCN结构的关键.凝聚能和声子谱计算结果表明二维BCN在热力学和动力学上均是稳定的.能带结构和电子态密度的计算分析表明BCN是禁带宽度为2.60 eV直接带隙半导体.基于形变势理论,计算了BCN新结构的载流子迁移率,发现BCN在"之"字边和"扶手"边方向上的电子迁移率分别为632.5,923.3 cm2·V-1·s-1,而空穴在两个方向上的迁移率分别为765.7,622.6 cm2·V-1·s-1,迁移率的值明显高于MoS2的载流子迁移率,相对较高的迁移率说明二维BCN具有较好的输运性质.光学性质的计算研究表明BCN的介电函数虚部峰值同吸收谱和光电导率的实部峰值吻合得很好,可见光范围内的吸收峰位于光子能量～2.61 eV处,可见光范围内的吸收主要归因于电子从价带顶到导带底的跃迁.本研究结果为实验上实现原子比为6:6:6的BCN的制备以及BCN在光电器件方面的应用提供了重要的理论依据.