基于第一性原理计算由 SrTiO3-BaTiO3 体系晶体学参数给出自发极化的精确半经验解析公式
材料科学
2026-01-27 v1
摘要
本文使用不同的交换关联泛函，通过第一性原理计算了 BaTiO3 和 SrTiO3 在各种条件下的自发极化（PS）。我们发现，尽管存在化学差异以及 PS 和晶格参数的巨大变化，大量关于 PS 与离子位置的理论数据集均落在同一条曲线上。这揭示了由离子位置表示的 SrTiO3-BaTiO3 体系 PS 的精确简单解析公式；一个单一公式即可预测 SrTiO3、BaTiO3 和 SrTiO3-BaTiO 合金的宏观及原子尺度 PS。该公式的准确性通过在实验、BaTiO3-SrTiO3 (-CaTiO3) 合金、PS // a 轴的 Sr4Ti4O12、平行畴和头对头畴中的应用得到了证明。此外，本研究结果经验性地验证了氧位移是 SrTiO3 和 BaTiO3 PS 的主要标识符和起源，并表明 BaTiO3 和 SrTiO3 可能在极大应变（例如 -3%）下转变为新状态。此外，先前在没有缺陷辅助下对头对头畴的预测也得到了证实。本文寻找公式的方法可应用于其他材料。
引用
@article{arxiv.2601.18181,
title = {Accurate semiempirical analytical formulas for spontaneous polarization by crystallographic parameters of SrTiO3-BaTiO3 system by ab initio calculations},
author = {Yukio Watanabe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.18181},
year = {2026}
}
备注
29 pages, 8 figures, 4 tables