石墨炔型BCxN(x=1,2)的力学性质、电子结构和光学性质

摘要：

本文采用基于密度泛函的第一性原理研究了石墨炔型α-BC2N,β-BCN,γ-BC2N的结构稳定性、力学性质、电子结构和光学性质.结合能和声子谱验证了三种新结构是稳定存在的.研究力学性质时发现,γ-BC2N泊松比仅有0.41,垂直于平面的方向具有较好的抗压缩能力;α-BC2N,β-BCN的泊松比较大,可用作柔性薄膜材料.三种材料的带隙值分别是2.541,0.241和1.711 eV,均是直接带隙半导体.这是因为B,N原子的介入打破了原有结构对称性,从而打开了石墨炔的带隙值.三种半导体的带隙值受应变的调控,均随应变值的增加而带隙变窄.光学性质表明新结构可对相当宽的能量范围内的光子产生响应.其中,α-BC2N和γ-BC2N的光子吸收行为从可见光区开始,而β-BCN则可吸收从红外持续到紫外能量范围内的光子.同时,三种材料的反射率都很低,光子透过率很强,可用做吸波材料.

关键词：第一性原理、石墨炔型BCxN(x=1、2)、力学性质、电子结构、光学性质

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资助基金：国家自然科学基金51601153;重庆市基础研究与前沿技术研究项目cstc2017jcyjAX0195;中央高校基本科研业务费XDJK2018C004

在线出版日期：2019-07-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：84-94