在电场作用下六方氮化硼力场势的建立

《The Journal of Physical Chemistry C》：Development of a Force Field Potential for Hexagonal Boron Nitride under Electric Fields

本研究开发了基于半经验量子力学方法的新型h-BN力场（FFP），可准确预测电场作用下二维材料的振动响应及双层h-BN初始应变对电场抑制的效应，为纳米压电器件设计提供可靠模拟工具。

　　

原子间势能函数的开发使得能够进行大规模的经典分子动力学模拟，以研究纳米材料的行为。然而，很少有力场能够准确描述二维（2D）材料在外加电场下的压电行为。传统的势能函数主要考虑了电场力，而忽略了电场对材料振动特性的影响。在这项研究中，我们提出了一种用于六方氮化硼（h-BN）的新力场势能（FFP），该势能是基于半经验量子力学方法开发的。所提出的FFP能够准确再现h-BN的基本力学性质，并捕捉电场对其振动行为的影响。我们提供了该势能的函数形式，并通过数值方法对其参数进行了优化。将FFP的预测结果与扩展紧束缚（xTB）计算结果进行了对比，涵盖了不同的系统尺寸、应变条件、电场方向和强度。实验结果表明，FFP能够可靠地预测h-BN在电场下的振动响应。此外，我们利用FFP对双层h-BN进行了模拟，发现初始应变可以减轻电场对振动的影响。这种新的力场为研究2D材料中的压电效应提供了一个可靠的框架，并为未来压电纳米器件的设计和应用研究提供了支持。