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グラファイト状化合物BCNとその層間化合物の電子構造・電子分布の第一原理的計算

石墨化合物BCN及其插层化合物电子结构和分布的第一性原理计算

基本信息

批准号：
07740235
负责人：
水野誠司
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07740235/
关键词：
グラファイト状化合物バンド構造層状物質第一原理計算

项目摘要

グラファイト状化合物の中で最も簡単な構造を持つBC_3,BC_2N,C_3NのそれぞれのmonolayerおよびA-A stacking のBC_33次元結晶に対して、第一原理からのセルフコンシステントなバンド計算を行った。手法は、密度汎関数法に基づく数値基底を用いたLCAO法で、局所密度近似の範囲内で行った。これらの物質の面内構造は、よくわかっていないが、ここでは単位胞が最も小さくなるような構造を選んだ。また、電子分布の計算、特に、フェルミ準位近傍の状態(π状態)の電子分布の計算を行い、一連のグラファイト状化合物のπ電子の分布の様子を比較した。計算結果によると、これらの物質のmonolayerは半導体となるが、A-A stacking のBC_33次元結晶はc軸方向の分散により金属となる。また、電荷移動の量の見積りも行い、Bはドナー、Nはアクセブターとして働くことを定量的に示した。さらに、価電子分布の計算によって以下のことが明らかになった。BC_3におていは、炭素どうしが共有結合によって結合した6角形のリングをつくり、それがホウ素と弱い共有結合で結び付いている。一方、C_3Nにおいては、炭素リングは窒素原子と強く結合していて、蜂の巣格子を形成している。BC_2Nにおいては、これらの中間的な特徴を持っていて、炭素と窒素が6角形のリングを作りそれがBと弱く結合している。また、今後の研究として、BC_3,BC_2N,C_3Nの層間にカリウムをインターカレートして合成される層間化合物に対して、上記の計算手法を用いてセルフコンシステントなバンド計算を実行することを予定している。そこで得られたバンド構造を、母結晶のバンド構造と比較することにより、インターカレーションの影響が電子構造にどのように反映されるかを調べる予定である。

The most simple structure of the compound is BC_3, BC_2N, C_3N, and the monolayer and A-A stacking of BC_33 dimensional crystals are calculated according to the first principle. The method of density approximation is based on the LCAO method. The in-plane structure of the material is the smallest structure in the single cell. Calculation of electron distribution, calculation of electron distribution in the near state (π state), comparison of electron distribution in π-state of continuous compounds. The calculation results show that the monolayer of the material is semiconductor, A-A stacking is BC_33 dimensional crystal, and the dispersion is metal. The amount of charge transfer is shown in the table, B is shown in the table, N is shown in the table. The calculation of the electron distribution of the electron particles in the matrix is as follows: BC_3 A square, C_3N, carbon atoms, carbon atoms BC_2N is characterized by a combination of carbon, carbon, and hexagonal elements. In the future, the study on the interlayer structure of BC_3, BC_2N and C_3N will be carried out in the future. The influence of the crystal structure on the electronic structure is reflected in the adjustment of the crystal structure.