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中南大学学报(自然科学版)

Journal of Central South University

第41卷    第4期    总第194期    2010年8月

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文章编号:1672-7207(2010)04-1457-05
γ-B28的电子结构和弹性性质第一性原理研究
马松山,徐慧,夏庆林

(中南大学 物理科学与技术学院,湖南 长沙,410083)

摘 要: 利用第一性原理对硼的高压相γ-B28的能带结构、态密度、分态密度、布居数分布和弹性性质进行研究。研究结果表明:γ-B28具有半导体能带结构的特征,是具有宽间接带隙的半导体材料,且整个带结构由杂化的硼原子2p态和2s态组成,在价带低能段及高能段的-14.5~-11.5 eV区域,硼2p态和2s态对总态密度的贡献大体相当,而在价带高能段的-11.5~0 eV区域及整个导带,对总态密度的贡献主要来源于2p态电子;γ-B28中的化学键具有共价和离子混合键的特征,且共价特征占主导地位;γ-B28单晶弹性常数cij满足力学稳定性判据,表明γ-B28具有力学稳定性,且沿a方向强度最大,而c方向强度最小;γ-B28的体弹模量、剪切模量和弹性模量都较大,而体弹模量和剪切模量的比值BH/GH<1.75及泊松比ν≈0.1,表明γ-B28是一种超硬脆性材料。

 

关键字: γ-B28;电子结构;弹性性质

First-principle calculation for electronic structure and
 elastic properties of γ-B28
MA Song-shan, XU Hui, XIA Qing-lin

School of Physical Science and Technology, Central South University, Changsha 410083, China

Abstract:First-principles calculations were carried out to investigate the band structure, density of states, partial densities of states Mulliken population and elastic properties of γ-B28 using the method of the local density approximation (LDA) and generalized gradient approximation (GGA) based on density functional theory. The band structure of γ-B28 indicates that it is a kind of semi-conducting material with wide-band gap, and the band structure is hybrid of 2p and 2s electron. The Mulliken population indicates that there is a characteristic of mixed covalent and ionic bonds, and the covalent bond plays a major role. The single-crystal elastic constants cij of γ-B28 obeys the elastic stability criteria, indicating γ-B28 are mechanically stable. In addition, the bulk modulus, shear modulus and elastic modulus of γ-B28 are very large, while BH/GH<1.75 and Poisson’s ratio ν≈0.1, indicating that it is a kind of super-hard and brittle material.

 

Key words: γ-B28; electronic structure; elastic properties

中南大学学报(自然科学版)
  ISSN 1672-7207
CN 43-1426/N
ZDXZAC
中南大学学报(英文版)
  ISSN 2095-2899
CN 43-1516/TB
JCSTFT
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