kemsuСибСкриптSibScript2949-21222949-2092Kemerovo State Universitykemsu-1259Research ArticleИстория и археологияHistory and archeologyЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ В СУПЕРТВЕРДОМ cp-BC2NELECTRONIC STRUCTURE AND CHEMICAL BONDING IN SUPERHARD cp-BC2NБасалаевЮ. М.BasalaevYu. M.ymbas@kemsu.ruПоплавнойА. С.PoplavnoiA. S.popl@kemsu.ruКемеровский государственный университетРоссияKemerovo State UniversityRussian Federation20152303201612-14852Copyright © Басалаев Ю.М., Поплавной А.С., 20152015Басалаев Ю.М., Поплавной А.С.Basalaev Y.M., Poplavnoi A.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sibscript.ru/jour/article/view/1259

На основе первопринципного метода функционала плотности вычислены зонный спектр, полная и деформационная электронные плотности, атомные заряды супертвердого соединения BC2N в структуре халькопирита. Проанализирован парциальный состав валентной зоны. Вблизи дна зоны проводимости имеются конкурирующие минимумы, при этом расположение абсолютного минимума зависит от используемого кода вычислений (PWscf или CRYSTAL09), что не позволяет отнести cp-BC2N к прямозонному или непрямозонному кристаллу. Характер контуров полной и деформационной плотностей показывает ионно-ковалентный тип химической связи, при этом связь C-N оказывается более прочной, чем B-C.

Band spectrum, full and deformational electronic densities, atomic charges of superhard compound BC2N in a chalcopyrite structure have been calculated in terms of first principles density functional theory. A partial composition of the valence band has been analysed. There are some competing minima within the band bottom, the absolute minimum location depending on the calculation code applied (PWscf or CRYSTAL09), which does not allow cp-BC2N to be a direct band crystal or indirect band one. The nature of full and deformational density contours is of ionic-covalent type of the chemical bonding and the C-N bond appears to be stronger than that of B-C.

: халькопиритсверхтвердыйэлектронное строениеBC2Nхимическая связьchalcopyritesuperhardelectronic structureBC2Nchemical bondingМинистерство образования и науки Российской ФедерацииReferencesБасалаев Ю. М., Поплавной А. С. Электронное строение тройных алмазоподобных соединений со структурой халькопирита. Кемерово; М., 2009. 226 с.Басалаев Ю. М., Поплавной А. С. Электронное строение тройных алмазоподобных соединений со структурой халькопирита. Кемерово; М., 2009. 226 с.Бацанов С. С. Структурная химия. Факты и зависимости. М: Диалог-МГУ, 2000. 292 с.Бацанов С. С. Структурная химия. Факты и зависимости. М: Диалог-МГУ, 2000. 292 с.Горюнова Н. А. Сложные алмазоподобные полупроводники. М.: Советское радио, 1968. 276 с.Горюнова Н. А. Сложные алмазоподобные полупроводники. М.: Советское радио, 1968. 276 с.Basalaev Yu. M., Poplavnoi A. S. In: Chalcopyrite: Chemical Composition, Occurrence and Uses // Ed. D. Cronin. New-York: Nova Science Publishers, Inc., 2014. P. 115 – 173.Basalaev Yu. M., Poplavnoi A. S. In: Chalcopyrite: Chemical Composition, Occurrence and Uses // Ed. D. Cronin. New-York: Nova Science Publishers, Inc., 2014. P. 115 – 173.Dovesi R., Orlando R., Civalleri B., Roetti C., Saunders V. R., Zicovich-Wilson C. M. CRYSTAL: a computational tool for the ab initio study of the electronic properties of crystal // Zeit. Kristallogr. 2005. 220. № 5-6. P. 571 – 573.Dovesi R., Orlando R., Civalleri B., Roetti C., Saunders V. R., Zicovich-Wilson C. M. CRYSTAL: a computational tool for the ab initio study of the electronic properties of crystal // Zeit. Kristallogr. 2005. 220. № 5-6. P. 571 – 573.Giannozzi P., Baroni S., De Gironcoli S., Fabris S., Gebauer R., Kokalj A., Martin-Samos L., Paulatto L., Sbraccia C., Scandolo S., Sclauzero G., Umari P., Paolini S., Bonini N., Ceresoli D., Marzari N., Calandra M., Gougoussis C., Lazzeri M., Mauri F., Seitsonen A.P., Car R., Cavazzoni C., Chiarotti G.L., Cococcioni M., Wentzcovitch R.M., Dabo I., Fratesi G., Smogunov A., Gerstmann U., Mazzarello R., Pasquarello A. Quantum espresso: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. V. 21. № 39. P. 395502-1-19.Giannozzi P., Baroni S., De Gironcoli S., Fabris S., Gebauer R., Kokalj A., Martin-Samos L., Paulatto L., Sbraccia C., Scandolo S., Sclauzero G., Umari P., Paolini S., Bonini N., Ceresoli D., Marzari N., Calandra M., Gougoussis C., Lazzeri M., Mauri F., Seitsonen A.P., Car R., Cavazzoni C., Chiarotti G.L., Cococcioni M., Wentzcovitch R.M., Dabo I., Fratesi G., Smogunov A., Gerstmann U., Mazzarello R., Pasquarello A. Quantum espresso: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. V. 21. № 39. P. 395502-1-19.Jaffe J. E., Zunger A. Theory of the band-gap anomaly in ABC2 chalcopyrite semiconductors // Phys. Rev. B. 1984. V. 29. № 4. P. 1882 – 1906.Jaffe J. E., Zunger A. Theory of the band-gap anomaly in ABC2 chalcopyrite semiconductors // Phys. Rev. B. 1984. V. 29. № 4. P. 1882 – 1906.Li Q., Wang M., Oganov A. R., Cui T., Ma Ya., Zou G. Rhombohedral Superhard Structure of BC2N // J. Appl. Phys. 2009. V. 105. № 5. P. 053514 1-4.Li Q., Wang M., Oganov A. R., Cui T., Ma Ya., Zou G. Rhombohedral Superhard Structure of BC2N // J. Appl. Phys. 2009. V. 105. № 5. P. 053514 1-4.Li Y., Fan W., Sun H. et al. First-principles study of the electronic structure, optical properties, and lattice dynamics of BC2N // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. № 6. P. 2783 – 2791.Li Y., Fan W., Sun H. et al. First-principles study of the electronic structure, optical properties, and lattice dynamics of BC2N // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. № 6. P. 2783 – 2791.Luo X., Guo X., Xu B., Wu Q., Hu Q., Liu Zh., He J., Yu D., Tian Y., Wang H.-T. Body-centered superhard BC2N phases from first principles // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. № 9. P. 94103-1-6.Luo X., Guo X., Xu B., Wu Q., Hu Q., Liu Zh., He J., Yu D., Tian Y., Wang H.-T. Body-centered superhard BC2N phases from first principles // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. № 9. P. 94103-1-6.Monkhorst H. J., Pack J. D. Special points for Brillouin-zone integrations // Phys. Rev. B. 1976. V. 13. № 12. P. 5188 – 5192.Monkhorst H. J., Pack J. D. Special points for Brillouin-zone integrations // Phys. Rev. B. 1976. V. 13. № 12. P. 5188 – 5192.Solozhenko V. L., Andrault D., Fiquet G., Mezouar M., Rubie D. C. Synthesis of superhard cubic BC2N // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. № 10. P. 1385 – 1387.Solozhenko V. L., Andrault D., Fiquet G., Mezouar M., Rubie D. C. Synthesis of superhard cubic BC2N // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. № 10. P. 1385 – 1387.Sun J., Zhou X.-F., Fan Y.-X., Chen J., Wang H.-T., Guo X., He J., Tian Y. First-principles study of electronic structure and optical properties of heterodiamond BC2N // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. № 4. P. 045108-1-10.Sun J., Zhou X.-F., Fan Y.-X., Chen J., Wang H.-T., Guo X., He J., Tian Y. First-principles study of electronic structure and optical properties of heterodiamond BC2N // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. № 4. P. 045108-1-10.Sun J., Zhou X-F., Qian G.-R., Chen J., Fan Y. X., Wang H. T., Guo X. J., He J. L., Liu Z. Y., Tian Y. J. Chalcopyrite polymorph for superhard BC2N // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. № 15. P. 15911-1-3.Sun J., Zhou X-F., Qian G.-R., Chen J., Fan Y. X., Wang H. T., Guo X. J., He J. L., Liu Z. Y., Tian Y. J. Chalcopyrite polymorph for superhard BC2N // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. № 15. P. 15911-1-3.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.