层状硼氮化物多态形态的电子与振动性质

我们报告了对四种层状硼氮化物（BN）多态形态——AA堆叠（$e$-BN）、AA$^\prime$-堆叠（$h$-BN）、ABC堆叠（$r$-BN）和AB堆叠（$b$-BN）的结构、电子和振动性质的全面第一性质研究。使用密度泛函理论和密度泛函扰动理论（分别包含和不包含范德华尔斯力）进行计算，量化了层间色散对晶格参数、电子带隙、声子频率以及红外和拉曼强度的影响。我们的结果表明，范德华尔斯相互作用对于再现实验晶格常数和稳定层间声子模式至关重要。振动谱显示出独特的堆叠依赖特征，使我们能够清晰区分不同多晶型。值得注意的是，$b$-BN表现出直接带隙，而$r$-BN由于局叶-总叶（LO-TO）分裂和对称性破坏，显示出增强的红外和拉曼活性。这些发现凸显了层间相互作用在决定$sp^2$键合BN物理性质中的关键作用，并为理解BN多晶型的实验识别和功能化提供了见解，适用于电子和光子学应用。