二维六角氮化硼光学性质的应变调控

块 体 六 角 氮 化 硼 （hexagonal boron n itrid e ,H -B N )是 类 似 于 石 墨 的 层 状 结 构 材 料 ，层内的硼原 子 和 氮 原 子 之 间 是 强 的 共 价 键 作 用 ，而 层 与 层 之 间 是 弱 的 范 德 瓦 尔 斯 相 互 作 用 .块 体 H -B N 独特 的 物 理 性 质 ，使 其 备 受 关 注 [1].2 0 0 4 年 实 验 发 现 H -B N 发 射 光 谱 在 215 n m 处 有 很 强 的 激 子 发 射 峰 ，可 以 应 用 于 深 紫 外 激 光 器 [2]，引 起 了 人 们 的 极 大 兴 趣 . 2 0 0 6 年 ，又 有 实 验 报 道 ，在 形 变 下 块 体 H -B N 的 发 光 峰 从 215 n m 移 动 到 227 n m ，而 且 认 为 红 移 是 由 于 层 间 的 堆 垛 无 序 引 起 的 [3_4].由于 块 体 H -B N 的 层 与 层 之 间 的 弱 相 互 作 用 ，在 实 际 中 很 难 控 制 其 堆 垛 结 构 ，这 给 H -B N 光 学 性 质 的 调 节 带 来 了 困 难 .因 此 ，寻 找 有 效 的 方 法 调 节 H -B N 的光学性质是非常重要的.
称 应 变 下 ，随 着 பைடு நூலகம் 格 常 数 的 增 大 ，原 子 层 H-B N 的 介 电 函 数 峰 都 发 生 红 移 ；在 非 对 称 应 变 下 ，由 于 对 称 性 破
坏 ，单 层 H-B N 表 现 出 各 向 异 性 的 光 学 性 质 . 这 些 结 果 表 明 ，平 面 内 应 变 可 以 有 效 地 调 节 H-B N 的光学性
[ 摘 要 ] 采 用 第 一 性 原 理 方 法 研 究 了 二 维 单 原 子 层 六 角 氮 化 硼 （ hexagonal boron nitride，H-BN)在不同 应
变 状 态 下 的 光 学 性 质 .计 算 结 果 表 明 ：二 维 单 原 子 层 H-B N 光 学 性 质 对 晶 格 应 变 敏 感 ；在 平 面 对 称 和 非 对
YAN P i n g - l a n , LI J i n *
(School of Physics and Optoelectronics,Xiangtan. University, Xiangtan. 411105 China)
【Abstract】 The optical properties of two-dimensional hexagonal boron nitride under different planar strain distributions have been studied using the first principles methods. It is found that the optical properties of 2D H-BN are sensitive to the strain distributions. The peaks of dielectric functions are red shift under both symmetrical and asymmetrical strain distributions. Moreover, the optical properties exhibit anisotropic characteristics under asymmetrical strain distributions as the change of the bonds and the electrons transfer. These results indicate that the optical properties of 2D H-BN can be modulated by planar strain, offering an effective method for designing nanoscale tunable ultrathin optoelectronic devices. Key words： first principles; two-dimensional m aterial; hexagonal boron nitride;strain
二 维 （tw o-dim ensional, 2D )单 原 子 层 H -B N 的 电 子 性 质 和 块 体 H -B N 的 电 子 性 质 非 常 相 似 • 由 于 块 体 B N 层 与 层 之 间 的 相 互 作 用 极 弱 ，单 层 B N 与 块 体 B N 具 有 类 似 的 电 子 性 质 ，而且单层 B N 仅 为 一 个 原 子 层 厚 度 ，是 超 薄 的 光 电 子 材 料 ，在 超 薄 微 电 子 、光 电 子 器 件 中 有 广 阔 的 应 用 前 景 . 此 外 ，单 层 H -B N 是 理 想 的 二 维 量 子 体 系 ，没 有 层 间 的 作 用 ，而 且 结 构 简 单 ，所 以 对 单 层 B N 的调控 更 容 易 实 现 .近 年 来 ，在 实 验 上 已 经 成 功 制 备 了 单 原 子 层 H -B N ，这 为 实 现 单 原 子 层 H -B N 的微纳 光 电 子 器 件 提 供 了 可 行 的 实 验 依 据 .而 且 ，之前有理论研究表明平面应变能有效调节材料的电子性
第 38卷 第 4 期 2016年 12月
湘潭大学自然科学学报 Natural Science Journal of Xiangtan University
Vol.38 No.4 Dec. 2016
二维六角氮化硼光学性质的应变调控％
颜平兰， 李 金 *
( 湘 潭 大 学 物 理 与 光 电 工 程 学 院 ，湖 南 湘 潭 411105)
质.
关 键 词 ：第 一 性 原 理 ; 二 维 材 料 ；六 角 氮 化 硼 ；应变
中 图 分 类 号 ：0469
文献标识码：A
文 章 编 号 =1000 - 5900 (2016) 04 -0015 -05
Modulating the Optical Properties of Two-Dimensional Boron Nitride ^