چینش اتمی و ویژگی‌های ساختاری و الکترونی si2bn با استفاده از نظریۀ تابعی چگالی

گونۀ نوینی از شبکه‌های گرافن گونۀ هگزاگونالی با پیوند sp2 شامل عناصر si ، b و n نیز وجود دارد که دارای پیوند کووالانسی درون لایه‌ای و پیوند واندروالسی میان لایه‌ای هستند. در این پژوهش سه چینش اتمی ممکن برای ترکیب si2bn در حالت انبوهه مورد مطالعه قرار گرفته است و سپس ویژگی های ساختاری و الکترونی پایدارترین حالت ترکیب si2bn در چارچوب نظریه تابعی چگالی با تقریب‌های گوناگون مانند pbe ، lda ، pbesol ، vdw و hse مورد بررسی قرار گرفت. محاسبه ها توسط روش امواج تخت بهبودیافته و با نرم‌افزار کوانتوم اسپرسو انجام شد. پایدارترین ساختاربلوریsi2bn با محاسبه منحنی انرژی بر حسب حجم، انرژی همدوسی، انرژی تشکیل، طول پیوندوآنتالپی ساختارهای گوناگون بلورsi2bn برای فشارهای گوناگون نشان داده شد. این ساختار در حالت انبوهه فلز است که عامل آن حضور اتم si می‌‎باشد. با در نظر گرفتن سهم اربیتال‌های هر اتم در ایجاد چگالی حالت کل دیده ‌شد که اربیتال p اتم‌های b و si1 در انرژی فرمی به ترتیب بیش ترین سهم را در توزیع چگالی نوار ظرفیت و نوار رسانش داشتند. در ایجاد ساختارتک لایه مقدار بهینه برای همۀ تقریب‌ها برابر با 12 آنگستروم درنظرگرفته شد شایان ذکراست محاسبه هایsi2bn تک لایه نیز ویژگی های فلزی نشان داد ولی طول پیوندها دچارتغییرشد. در ایجاد ساختار دو لایه‌ای نیز فاصلۀ میان لایه‌ای بهینه و انرژی جذب ساختار مورد بررسی قرار گرفت.

the atomic arrangement, structural and electronic properties of si2bn by density functional theory

a new class of hexagonal graphene-like lattice with an sp2-bonding configuration consisting of si, b, and n with covalent bonds in the intralayer and van der waals bond in the interlayer. in this research, three possible atomic arrangements for the si2bn in the bulk state have been studied, and then the structural and electronic properties of the most stable crystal structure of si2bn have been investigated in the framework of density functional theory with different approximations such as pbe, lda, pbesol, vdw, hse. the calculations have been performed by the projector augmented plane wave (paw) method as implemented in the quantum espresso (qe) package. the most stable crystal structure of si2bnhas been indicated by the calculation of the energy–volume curve, cohesive energy, formation energy, bond length, and enthalpy of different crystal structures of si2bnfor different pressure. the structure is found to be metallic in bulk and monolayer state caused by the presence of si atoms. by considering the orbitals of each atom in creating the total density of states, it is obvious that the p orbital of b and si1 atoms at ef possess the majority of contributions in the valence and conduction bands, respectively. in creating the monolayer structure, the optimal vacuum for all approximations is considered to be 12ao. it should be noted that monolayer si2bncalculations have also shown metallic properties but the length of the bond has been changed. in creating the bilayer structure, the optimal interlayer separation and interaction energy have been investigated.