BC2N化合物結(jié)構(gòu)和物性應(yīng)力調(diào)制效應(yīng)的理論研究.pdf

1、本文通過第一性原理計(jì)算，系統(tǒng)研究了施加外力（包括雙軸應(yīng)變、單軸應(yīng)變和靜水壓強(qiáng)）時(shí)，幾種BC2N化合物的晶體結(jié)構(gòu)、電子、彈性力學(xué)和晶格動(dòng)力學(xué)特性。同時(shí)為了克服廣義梯度近似（GGA）方法的不足，還采用雜化密度泛函（HSE06）方法來提高帶隙計(jì)算的精確度。主要工作和獲得的結(jié)果如下：
　?。?）采用廣義梯度近似（GGA）和雜化密度泛函（HSE06）方法研究了雙軸應(yīng)變對t-BC2N和z-BC2N化合物晶體結(jié)構(gòu)、電子、彈性力學(xué)和晶格動(dòng)力學(xué)性質(zhì)

2、的影響。發(fā)現(xiàn)隨著雙軸拉伸（壓縮）應(yīng)變的增加，t-BC2N和z-BC2N化合物的彈性常數(shù)Cij、體彈模量BH、剪切模量GH和楊氏模量EH均呈現(xiàn)近似線性下降（增加）的趨勢。兩種化合物的帶隙能Eg隨雙軸應(yīng)變的變化呈現(xiàn)出高度不對稱的非線性特征。t-BC2N在εxx=-1.36％處由間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋?，而z-BC2N在-2.5%≤εxx≤2.5%范圍內(nèi)一直保持著直接帶隙特征。在一定的雙軸拉伸應(yīng)變下晶體場分裂能Δcf由正降低到負(fù)。紅外活性的聲子

3、頻率隨著雙軸拉伸（壓縮）應(yīng)變的增加呈現(xiàn)出大幅紅（藍(lán)）移的變化趨勢。另外，還對典型強(qiáng)紅外活性振動(dòng)模式的原子位移模式進(jìn)行了分析。
　?。?）利用GGA和HSE06方法詳細(xì)研究了在不同外力（包括雙軸應(yīng)變、單軸應(yīng)變和靜水壓強(qiáng)）下w-BC2N的結(jié)構(gòu)、電子、彈性力學(xué)和晶格動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，w-BC2N的四種不等價(jià)化學(xué)鍵的鍵長對不同外力的響應(yīng)不一致。雙軸應(yīng)變主要影響近xy面內(nèi)的B-N和C1-C2鍵長，而單軸應(yīng)變主要影響沿著c軸方向的B-C1

4、和C2-N鍵長，靜水壓強(qiáng)對所有四種鍵長的影響幾乎一致。值得注意的是，當(dāng)施加單軸應(yīng)變?chǔ)舲z≥11.5%時(shí)，w-BC2N發(fā)生了由纖鋅礦結(jié)構(gòu)到類石墨疊層結(jié)構(gòu)的相變，相變時(shí)彈性力學(xué)和動(dòng)力學(xué)都出現(xiàn)了不穩(wěn)定現(xiàn)象。使用GGA和HSE06兩種方法計(jì)算得到的w-BC2N的能帶變化趨勢保持一致。不同外力引起帶隙值的變化是不同的，w-BC2N在εzz=6.12%處由間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋?，而在施加雙軸應(yīng)變和靜水壓強(qiáng)范圍內(nèi)都是間接帶隙。另外，雙軸和單軸應(yīng)變引起