ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

Новые соединения нитрида бора с атомами в sp+sp2-гибридизованном состоянии, сформированные на основе слоя BN-L4-8

Ряшенцев Д.С., Кудрявцева А.К.
Челябинский государственный университет, https://www.csu.ru/
Челябинск 454001, Российская Федерация
E-mail: ryashentsev_dmitry@mail.ru, tsipyshevaanna@yandex.ru

Поступила 11.08.2023, рецензирована 18.08.2023, принята 25.08.2023, опубликована 06.12.2023.

Аннотация: Методом теории функционала плотности (DFT) определены кристаллические структуры и электронные свойства новых слоевых полиморфных разновидностей нитрида бора с графиноподобной структурой. Структуры новых графиноподобных монослоев состоят из атомов бора и азота в sp- и sp2- гибридизованном состоянии и были модельно построены из слоя графеноподобного нитрида бора BN-L4-8 путем частичной замены атомов в трехкоординированном (sp2-гибридизованном) состоянии на атомы в двухкоординированном состоянии (sp-гибридизованном). В результате теоретического анализа установлена возможность существования семи sp+sp2 новых структур нитрида бора: одна α-типа, три β-типа и три γ-типа, отличающиеся долей атомов в sp-гибридизованном состоянии и их пространственном расположении. Однако, две из трех структурных разновидностей с минимальным содержанием атомов в sp-гибридизованном состоянии (γ-тип) оказались неустойчивыми и в процессе геометрической оптимизации трансформировались в структуры графеноподобных слоев нитрида бора. Структура слоя BN-L4-8-γ2 перешла в структуру исходного графеноподобного слоя BN-L4-8, в то время как структура слоя BN-L4-8-γ3 перешла в структуру графеноподобного слоя BN-L4-6-8, где полностью отсутствуют атомы в sp-гибридизованном состоянии. Значения энергии сублимации новых полиморфных разновидностей находятся в диапазоне от 16.23 эВ/(BN) до 16.70 эВ/(BN). Ширина запрещенной зоны варьируется от 3.777 эВ до 3.878 эВ.

Ключевые слова: полиморфизм, нитрид бора, кристаллическая структура, ab initio расчеты, электронные свойства

УДК 538.911+538.915

РЭНСИТ, 2023, 15(4):393-400 DOI: 10.17725/rensit.2023.15.393.

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/520/15(4)393-400.pdf