含锶金属氧化物的异常稳定性反转：对 DFT+U 与变形的敏感性研究

使用密度泛函理论（DFT）计算预测过渡金属氧化物性质对于计算能源材料的设计至关重要。本文研究了 DFT+U 对锶 d轨道在层状 AMoO$_2$（A = Li, Na, K）和锆状 MoO$_2$ 中诱导的结构变形稳定性反转现象（即失去能量上优势的结构转变为显著不利）。我们强调了不同 U$_{\text{eff}}$ 值对结构稳定性、凸包和热力学稳定性预测的显著影响，误差可达约 100 meV/atom。我们发现稳定性变化与电子局域化和磁性行为的变化相吻合。该异常现象在 PBE、r$^2$SCAN 泛函以及 vdW 色散能量修正（PBE+D3）下仍然存在。在含锶氧化物体系中，较高的 U$_{\text{eff}}$ 值会导致对物理量和在人工对称约束下的结构松弛的描述不准确，这一结论通过声子能谱、Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE06）混合泛函结果以及与实验结构数据之比较得出。我们得出结论，U$_{\text{eff}}$ 值在约 4 eV 及以上（取决于具体结构和组成）可能不适用于 A-Mo-O 化学空间的能量预测。我们的结果表明，对凸包构建常规应用 DFT+U，尤其是使用来自拟合的高 U$_{\text{eff}}$ 值，应谨慎评估，以确保正确再现基态，需仔细考虑动态稳定性和可能的能量有利变形。