具有五元环结构的二维硼化物的第一性原理研究

摘要

通过密度泛函理论（DFT）计算预测了三种具有五元环特征构型的二维硼化物结构，即penta-B₄X₂（X=S,Se,Te）。计算结果表明，三种penta-B₄X₂结构均表现出了良好的热力学、动力学、热学和力学稳定性。从结构上来看，penta-B₄X₂结构中的B—X共价键以及B—B共价键的共存有助于五边形框架的结构稳定性。此外，三种单层结构都具有较高的面内杨氏模量(最低为90.67 Nm^-1)，其中二维penta-B₄Se₂单层在特定面内角方向上具有负泊松比（NPR）。电子能带结构表明所有单层结构都具有适中带隙（1.04、1.17、1.28 e V）的半导体材料。三种二维pentaB₄X₂对于不同波段的光波均具有较强的吸收系数，可见光区最高可达3.5×10～5 cm^-1的数量级，紫外光区域则表现出更强的光吸收能力。优异的光吸收性能使得二维penta-B₄X₂结构成为潜在的光致水解材料。

关键词

二维硼化物 / 第一性原理计算 / 结构与稳定性 / 力学性质 / 电子结构 / 光学性质