净电荷对二维硼同素异形体相对稳定性的影响

我们研究了电子掺杂对元素硼的二维（2D）结构（称为硼烯，已知可形成多种稳定同素异形体）成键特征与稳定性的影响。我们对中性体系的从头算计算揭示了先前未知的稳定的二维 $\epsilon$-B 与 $\omega$-B 结构。我们发现该结构及其他硼结构中的化学成键特征受额外电荷的强烈影响。超过临界电子掺杂程度后，最稳定的同素异形体由 $\epsilon$-B 变为一种屈曲蜂窝结构。额外的电子掺杂模拟了硼向碳的转化，导致蜂窝晶格的屈曲程度逐渐减小，这可解释为压电响应。净电子掺杂可通过将硼烯与层状电子化合物（如 Ca$_{2}$N）直接接触实现。我们发现，从 B/Ca$_{2}$N 双层变为 Ca$_{2}$N/B/Ca$_{2}$N 三明治结构可使电子掺杂程度加倍。