电子-声子相互作用在决定氮化硼多晶型相对稳定性中的关键作用

尽管已有若干第一性原理研究，BN 多晶型的相对稳定性仍具争议。稳定多晶型在立方（c-BN）与六方（h-BN）之间变化，取决于所使用的范德瓦耳斯（vdW）色散近似。这些研究无法解释主要实验结果：c-BN 稳定、相对稳定性次序，以及 h-BN 与 c-BN 之间较大的能量差（大于 150 meV/化学式单位）。本研究中，我们引入电子-声子相互作用（EPI）对 BN 多晶型总能量的贡献。这明确确立了无论 vdW 近似如何，c-BN 均为稳定多晶型。仅当包含 EPI 贡献时，第一性原理结果首次与上述主要实验结果相符。EPI 对总能量的贡献对化学键合（在 $sp^2$ 键合层状多晶型中约为 $sp^3$ 键合多晶型的两倍）和晶体结构高度敏感。EPI 贡献的关键作用见于 $sp^2$ 键合层状 BN 多晶型，其中它大于 vdW 贡献。鉴于 h-BN 是块体或二维形式的原型层状材料，我们的结果具有更广泛的意义，即包含 EPI 修正以及 vdW 近似，对于层状材料的能量学研究至关重要。