单层六方氮化硼的长光学晶格振动与介电函数

利用从微观偶极晶格模型推导并自洽考虑离子电子极化（EP）与局域场效应（LFEs）的两对晶格方程，从理论上研究了二维（2D）六方 BN 中的面内与面外光学振动。每对晶格方程的三个相互独立系数由一组三个普遍已知的量确定，如 2D 电子与静态极化率及声子频率，使晶格方程非常有助于计算晶格动力学性质。获得了晶格振动能量密度、声子色散、群速度与态密度的显式表达式。透明的声子色散关系很好地描述了先前的数值计算，且纵向光学（LO）声子色散关系等同于 Sohier 等人 [Nano Lett. {\bf 17}, 3758 (2017)] 的解析表达式。面外声子频率因离子 EP 而有限。推导了仅由 LO 振动导致的 2D 晶格介电函数 $\epsilon(k,\omega)$——也可由 $\epsilon(k,\omega)=0$ 简单重新导出 LO 声子色散，类似于体材料情形。分别获得了面内与面外振动的 2D Lyddane–Sachs–Teller 关系与频率–极化率关系，将声子频率与 2D 介电函数或极化率相连。利用三个第一性原理计算参数，全面研究了晶格动力学性质，特别关注 EP 与 LFEs。应同时包含离子 EP 与 LFEs，否则忽略其中之一或两者均会导致计算动力学性质出现较大偏差。