We present an ab initio study of the temperature dependent elastic constants of boron arsenide, a semiconductor that exhibits ultra-high thermal conductivity and is under investigation for thermal management in electronics. We test the consistency of our predictions by computing the temperature dependent sound velocity of the longitudinal acoustic mode along the [111] direction and comparing with experiments. Furthermore, as a by-product, we present the room temperature phonon dispersions and the temperature dependent thermal expansion, isobaric heat capacity, and average Grüneisen parameter compared with the most updated experiments and previous calculations when available. Finally, we present the theoretical estimate of the temperature dependent mean square atomic displacements.

1.
J. S.
Kang
,
H.
Wu
, and
Y.
Hu
,
Nano Lett.
17
,
7507
(
2017
).
2.
J. S.
Kang
,
M.
Li
,
H.
Wu
,
H.
Nguyen
, and
Y.
Hu
,
Science
361
,
575
(
2018
).
3.
S.
Li
,
Q.
Zheng
,
Y.
Lv
,
X.
Liu
,
X.
Wang
,
P. Y.
Huang
,
D. G.
Cahill
, and
B.
Lv
,
Science
361
,
579
(
2018
).
4.
F.
Tian
,
B.
Song
,
X.
Chen
,
N. K.
Ravichandran
,
Y.
Lv
,
K.
Chen
,
S.
Sullivan
, and
J.
Kim
,
Science
361
,
582
(
2018
).
5.
F.
Tian
,
K.
Luo
,
C.
Xie
,
B.
Liu
,
X.
Liang
,
L.
Wang
,
G. A.
Gamage
,
H.
Sun
,
H.
Ziyaee
,
J.
Sun
,
Z.
Zhao
,
B.
Xu
,
G.
Gao
,
X.-F.
Zhou
, and
Z.
Ren
,
Appl. Phys. Lett.
114
,
131903
(
2019
).
6.
J. S.
Kang
,
M.
Li
,
H.
Wu
,
H.
Nguyen
, and
Y.
Hu
,
Appl. Phys. Lett.
115
,
122103
(
2019
).
7.
X.
Chen
,
C.
Li
,
F.
Tian
,
G. A.
Gamage
,
S.
Sullivan
,
J.
Zhou
,
D.
Broido
,
Z.
Ren
, and
L.
Shi
, “
Thermal expansion coefficient and lattice anharmonicity of cubic boron arsenide
,”
Phys. Rev. Appl.
11
,
064070
(
2019
).
8.
S. Q.
Wang
and
H. Q.
Ye
,
Phys. Status Solidi B
240
,
45
(
2003
).
9.
F. E. H.
Hassan
,
H.
Akbarzadeh
, and
M.
Zoaeter
,
J. Phys. Condens. Matter
16
,
293
(
2004
).
10.
H.
Meradji
,
S.
Drablia
,
S.
Ghemid
,
H.
Belkhir
,
B.
Bouhafs
, and
A.
Tadjer
,
Phys. Status Solidi B
241
,
2881
(
2004
).
11.
L.
Bing
,
L. R.
Feng
, and
Y. X.
Dong
,
Chin. Phys. B
19
,
076201
(
2010
).
12.
S.
Daoud
,
N.
Bioud
, and
N.
Bouarissa
,
Mater. Sci. Semicond. Process.
31
,
124
(
2015
).
13.
C.
Malica
and
A.
Dal Corso
,
J. Phys. Condens. Matter
32
,
315902
(
2020
).
14.
J. F.
Nye
,
Physical Properties of Crystals
(
Oxford Science Publications
,
1985
).
15.
M.
Palumbo
and
A.
Dal Corso
,
J. Phys. Condens. Matter
29
,
395401
(
2017
).
16.
M.
Palumbo
and
A.
Dal Corso
,
Phys. Status Solidi B
254
,
1700101
(
2017
).
17.
C.
Malica
and
A.
Dal Corso
,
Acta Crystallogr. Sect. A
75
,
624
(
2019
).
18.
P.
Giannozzi
,
S.
Baroni
,
N.
Bonini
,
M.
Calandra
,
R.
Car
,
C.
Cavazzoni
,
D.
Ceresoli
,
G. L.
Chiarotti
,
M.
Cococcioni
,
I.
Dabo
,
A.
Dal Corso
,
S.
De Gironcoli
,
S.
Fabris
,
G.
Fratesi
,
U. G.
Ralph Gebauer
,
C.
Gougoussis
,
A.
Kokalj
,
M.
Lazzeri
,
L.
Martin-Samos
,
N.
Marzari
,
F.
Mauri
,
R.
Mazzarello
,
S.
Paolini
,
A.
Pasquarello
,
L.
Paulatto
,
C.
Sbraccia
,
S.
Scandolo
,
G.
Sclauzero
,
A. P.
Seitsonen
,
A.
Smogunov
,
P.
Umari
, and
R. M.
Wentzcovitch
,
J. Phys. Condens. Matter
21
,
395502
(
2009
).
19.
P.
Giannozzi
,
O.
Andreussi
,
T.
Brumme
,
O.
Bunau
,
M. B.
Nardelli
,
M.
Calandra
,
R.
Car
,
C.
Cavazzoni
,
D.
Ceresoli
,
M.
Cococcioni
,
N.
Colonna
,
I.
Carnimeo
,
A.
Dal Corso
,
S.
De Gironcoli
,
P.
Delugas
,
R. A.
DiStasio
,
A.
Ferretti
,
A.
Floris
,
G.
Fratesi
,
G.
Fugallo
,
R.
Gebauer
,
U.
Gerstmann
,
F.
Giustino
,
T.
Gorni
,
J.
Jia
,
M.
Kawamura
,
H.-Y.
Ko
,
A.
Kokalj
,
E.
Küçükbenli
,
M.
Lazzeri
,
M.
Marsili
,
N.
Marzari
,
F.
Mauri
,
N. L.
Nguyen
,
H.-V.
Nguyen
,
A. O.
de-la Roza
,
L.
Paulatto
,
S.
Poncé
,
D.
Rocca
,
R.
Sabatini
,
B.
Santra
,
M.
Schlipf
,
A. P.
Seitsonen
,
A.
Smogunov
,
I.
Timrov
,
T.
Thonhauser
,
P.
Umari
,
N.
Vast
,
X.
Wu
, and
S.
Baroni
, “
Advanced capabilities for materials modelling with quantum ESPRESSO
,”
J. Phys. Condens. Matter
29
,
465901
(
2017
).
20.
See https://dalcorso.github.io/thermo_pw for information about the thermo_pw software.
21.
P. E.
Blöchl
,
Phys. Rev. B
50
,
17953
(
1994
).
22.
See https://github.com/dalcorso/pslibrary for information about the pslibrary pseudopotentials library.
23.
S.
Baroni
,
S.
de Gironcoli
,
A.
Dal Corso
, and
P.
Giannozzi
,
Rev. Mod. Phys.
73
,
515
(
2001
).
24.
A.
Dal Corso
,
Phys. Rev. B
82
,
075123
(
2010
).
25.
H.
Ma
,
C.
Li
,
S.
Tang
,
J.
Yan
,
A.
Alatas
,
L.
Lindsay
,
B. C.
Sales
, and
Z.
Tian
,
Phys. Rev. B
94
,
220303
(
2016
).
26.
R. G.
Greene
,
H.
Luo
, and
A. L.
Ruoff
,
Phys. Rev. Lett.
73
,
2476
(
1994
).
27.
C.
Kittel
,
Introduction to Solid State Physics
(
Wiley
,
New York
,
1976
).
28.
D. A.
Broido
,
L.
Lindsay
, and
T. L.
Reinecke
,
Phys. Rev. B
88
,
214303
(
2013
).
29.
F.
Benkabou
,
C.
Chikr.Z
,
H.
Aourag
,
P. J.
Becker
, and
M.
Certier
,
Phys. Lett. A
252
,
71
(
1999
).
30.
S.
Daoud
,
N.
Bioud
, and
N.
Lebga
,
Chin. J. Phys.
57
,
165
(
2019
).
You do not currently have access to this content.