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Magnetism and piezoelectricity of hexagonal boron nitride with triangular vacancy

Chinese Physics B 2018年第1期27卷 450-455页

作者：赵路丝陈春平刘林林于洪侠陈怡王晓春 Institute of Atomic and Molecular Physics Jilin University Jilin Provincial Key Laboratory of Applied Atomic and Molecular Spectroscopy (Jilin University)

First-principle calculations reveal that the configuration system of hexagonal boron nitride （h-BN） monolayer with triangular vacancy can induce obvious magnetism, contrary to that of the nonmagnetic pristine boron nitride monolayer. Interestingly, the h-BN with boron atom vacancy （VB-BN） displays metallic behavior with a total magetic moment being 0.46μB per cell, while the h-BN with nitrogen atom vacancy （VN-BN） presents a half-metallic characteristic with a total magnetic moment being 1.0μB per cell. Remarkably, piezoelectric stress coefficient ell of the VN-BN is about 1.5 times larger than that of pristine h-BN. Furthermore, piezoelectric strain coefficient dll （12.42 μm/V） of the VN-BN is 20 times larger than that of pristine h-BN and also one order of magnitude larger than the value for the h-MoS2 monolayer, which is mainly due to the spin-down electronic state in the VN-BN system. Our study demonstrates that the nitrogen atom vacancies can be an efficient route to tailoring the magnetic and piezoelectric properties of h-BN monolayer, which have promising performances for potential applications in nano-electromechanical systems （NEMS） and nanoscale electronics devices.

关键词： first-principle magnetism piezoelectric nano-electromechanical systems

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