晶态氮与黑磷的电子与光学性质比较：一项第一性原理研究
材料科学
2022-05-27 v2 强关联电子
摘要
晶态黑氮（BN）是氮的一种同素异形体，具有黑磷（BP）结构，最近由两个独立的研究小组在高压下合成[Ji et al., Sci. Adv. 6, eaba9206 (2020); Laniel et al., Phys. Rev. Lett. 124, 216001 (2020)]。在此，我们系统地研究了BN的电子与光学性质，重点将其与BP进行比较。为此，我们采用了最先进的准粒子自洽方法，并在电子和光学通道中均包含顶点修正。尽管存在许多相似之处，但发现BN的性质有显著差异。与BP不同，BN表现出更大的光学带隙（2.5 对 0.26 eV），使BN在可见光谱区域透明且具有高度各向异性的光学响应。这一差异主要归因于BN中介电屏蔽的显著减弱，导致有效库仑相互作用增强。尽管库仑相互作用相对较强，但两种材料中的激子形成均被大幅抑制。我们对弹性性质的分析表明，BN具有异常高的刚度，可与金刚石相媲美。
引用
@article{arxiv.2202.01609,
title = {Electronic and optical properties of crystalline nitrogen versus black phosphorus: A comparative first-principles study},
author = {Alexander N. Rudenko and Swagata Acharya and Ferenc Tasnádi and Dimitar Pashov and Alena V. Ponomareva and Mark van Schilfgaarde and Igor A. Abrikosov and Mikhail I. Katsnelson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.01609},
year = {2022}
}
备注
Final version; 10 pages, 9 figures, 6 tables