Hochdruckphasen von Bor-Pnictiden BX (X = As, Sb, Bi) mit Quarz-Topologie aus Ersten Prinzipien

Die superdichten hexagonalen Bor-Pnictide BX (X = As, Sb, Bi), deren Strukturen durch verzerrte Tetraeder gebildet werden und die durch eine quarz-abgeleitete (qtz) Topologie charakterisiert sind, wurden aus Ersten Prinzipien als potenzielle Hochdruckphasen vorhergesagt. Aus vollständigen Geometrie-Strukturentspannungen und Berechnungen der Grundzustandsenergie basierend auf der Quanten-Dichte-Funktionaltheorie (DFT) wurde festgestellt, dass qtz BX mechanisch (elastische Konstanten) und dynamisch (Phononen) stabil ist. Aus den Energie-Volumen-Zustandsgleichungen wurde bei hohen, aber experimentell zugänglichen Drücken festgestellt, dass qtz Bor-Pnictide energetisch günstiger sind als die entsprechenden kubischen Zink-Blende-Phasen mit diamantähnlicher (dia) Topologie. Laut den elektronischen Bandstrukturen haben die Zink-Blende BX größere Bandlücken als die qtz-Phasen, was auf die höhere Kovalenz letzterer zurückgeführt werden kann. Ein metallisches Verhalten ist nur für qtz BBi zu beobachten, das mit der dynamischen Instabilität in Verbindung steht, wie sie aus der Phonon-Bandstruktur hervorgeht.