压力和碳含量调控BCxO化合物物理性质的机理研究

摘要：

结合粒子群优化算法生成的候选结构和第一性原理的稳定性分析,预测出新型B-C-O化合物B4C6O4.B4C6O4具有带隙宽度约2.25?eV的直接带隙半导体属性.研究同属BCxO系列,且结构具有相似性的B4C6O4、B2CO2和B4CO4,发现C含量的降低会导致体系带隙增大,三者的分子式体积随C含量的降低而降低,且100?GPa的高压对三者体积均形成高达20％的压缩.高压导致B2CO2和B4C6O4的带隙持续降低,而B4CO4的带隙先升后降.应力-应变模拟结果表明,3种BCxO(x?=?3/2,?1/2,?1/4)化合物均具有较高的极限拉伸应力,同时应力引起的应变会影响3种BCxO化合物的带隙.力学性能研究表明,3种BCxO化合物均具有高弹性模量和高硬度等特点.常压下BCxO的最高声子振动频率均高于30?THz,且由高到低分别为B4CO4、B2CO2、B4C6O4,压力作用使该体系结构的键能持续增强.

关键词：高压;碳含量;稳定性;力学性质;电学性质

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分类号：O481.1;O482.1(固体物理学)

资助基金：国家自然科学基金;江西省自然科学基金;亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室开放课题;赣州市科技创新人才计划;江西理工大学清江青年优秀人才支持计划

在线出版日期：2021-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：37-49