基于第一性原理的氮化硼二维和一维蜂窝结构研究

本文采用第一性原理平面波方法系统研究了氮化硼（BN）的二维和一维蜂窝结构。为了揭示维度效应，还简要研究了三维（3D）BN晶体的所有同素异形体形式以及真正的一维原子BN链。二维（2D）类石墨烯的BN是具有宽带隙的半导体，B向N的显著电荷转移使其具备离子键合。声子色散曲线表明2D BN薄片的稳定性。准一维（1D）扶手椅BN纳米带是具有边缘态的非磁性半导体。通过氢原子钝化B和N，这些边缘态消失，带隙增大。裸锯齿状BN纳米带是金属的，但当其边缘都被氢钝化时，变为铁磁半导体。然而，它们的磁基态、电子带结构和带隙被发现强烈依赖于纳米带的B或N边缘是否饱和氢。扶手椅和锯齿状纳米带中的空位缺陷也会影响磁状态和电子结构。在应变变化的函式中，推导出扶手椅和锯齿状纳米带的和谐、非和谐和塑性区域。计算得到的力常数显示出胡克行为。在塑性区域，纳米带被拉伸，其六边形的蜂窝结构通过连续的结构转化变成不同的多边形。为了揭示维度效应，这些性质与各种3D BN晶体和1D BN原子链的性质进行对比。