掺入 Pd2+ 的双钙钛矿 CaPd3B4O12 (B = Ti, V) 物理性质的从头算研究

基于密度泛函理论(DFT)探究了 CaPd3Ti4O12 (CPTO) 与 CaPd3V4O12 (CPVO) 双钙钛矿的诸多物理性质。计算所得结构参数与实验数据相当吻合,证实了二者的稳定性。通过 Born 稳定性判据清晰地观察到这两种化合物的力学稳定性。为解释其力学行为,我们研究了弹性常数、体模量、剪切模量与杨氏模量、Pugh 比、泊松比及弹性各向异性指数。延性指数确认两种材料本质上均为延性。CPTO 与 CPVO 的电子能带结构分别揭示其为直接带隙半导体特性与金属特性。计算所得分态密度表明,CPTO 中 Pd 4d 与 O 2p 轨道电子、CPVO 中 Pd 4d 与 V 3d、O 2p 之间存在强杂化。电子电荷密度图研究确认两种化合物中均共存共价、离子与金属键。CPVO 的费米面计算显示出类电子与类空穴表面,表明其多能带本质。在光学性质方面,两化合物的光电导率与吸收系数均与能带结构计算结果在定性上吻合良好。在热力学性质中,计算了德拜温度以关联其包括热电行为在内的 topical 特征。所研究的 CPTO 热电输运性质给出的塞贝克系数(186 μVK−1)、功率因子(11.9 μWcm−1K−2)以及 800 K 下约 0.8 的优值(ZT),表明该材料有望成为热电器件应用的候选材料。