基于第一性原理计算的 AlN 同素异形体表面能

本文展示了岩盐矿 (B1)、闪锌矿 (B3) 和纤锌矿 (B4) 结构 AlN 同素异形体表面能的第一性原理计算结果。在若干低指数晶面中，最高能量出现在单原子表面（即仅由 Al 或 N 原子构成）：$\gamma_{\{111\}}^{\rm B1}=410\uu{meV/\AA}^2$，$\gamma_{\{100\}}^{\rm B3}=346\uu{meV/\AA}^2$，$\gamma_{\{111\}}^{\rm B3}=360\uu{meV/\AA}^2$，以及 $\gamma_{\{0001\}}^{\rm B4}=365\uu{meV/\AA}^2$。在这些情况下，Al 终止面与 N 终止面之间的差异小于 $20\uu{meV/\AA}^2$。化学计量比晶面的能量则低 $100\uu{meV/\AA}^2$ 或更多。所获得的趋势可以通过简单的最近邻断键模型加以合理化。