碳、硅和锗的低能四面体多晶型物
材料科学
2015-08-12 v1 其他凝聚态物理
摘要
使用密度泛函理论计算与从头算随机结构搜索(AIRSS)方法，对碳和硅的低能四面体多晶型物进行了搜索。在我们的搜索中得到的若干假想相，其焓值低于或与第14族元素的其他多晶型物相当，这些多晶型物或是已被实验合成，或是最近被提出作为实验中获得的未知相的结构，因此应被视为特别有趣的候选相。发现了一种具有P bam对称性、晶胞内含24个原子的结构，它在碳、硅和锗中是一种低能、低密度的亚稳态多晶型物。在硅中，发现Pbam在区中心具有直接带隙，估算值为1.4 eV，这表明其可作为光伏材料应用。我们还发现了一种低能手性框架结构，具有P 41 21 2对称性，每个晶胞含20个原子，包含五重原子螺旋，其投影拓扑为所谓的开罗型二维五边形铺砌。我们提出P41 21 2很可能是硅的未知相XIII的结构候选。我们详细讨论了Pbam和P41 21 2，将其能量与结构同其他第14族元素进行对比，特别是最近提出的P42 /ncm结构，我们也将其解释为倾斜类金刚石四面体网络并给出了详细阐释。
引用
@article{arxiv.1508.02631,
title = {Low-energy tetrahedral polymorphs of carbon, silicon, and germanium},
author = {Andres Mujica and Chris J. Pickard and Richard J. Needs},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.02631},
year = {2015}
}