由原子分辨率成像构建自由能泛函：La掺杂BiFeO3中的原子尺度现象
材料科学
2019-05-29 v3
摘要
扫描透射电子显微镜（STEM）能够以亚皮米精度绘制固体原子结构图，从而揭示铁性现象与化学膨胀的物理机制。然而，由于沿束流方向成像的投影性质，仅能获得部分信息。相应地，分析通常依赖于假定已知的宏观朗道-金兹堡能量形式，以及实验确定的原子坐标与序参量场之间的某种预设关系。在此，我们提出一种仅基于实验数据构建降阶序参量模型来探索铁性材料结构的方法。我们发展了用于ABO3型（反）铁电-反铁畸变钙钛矿中A位阳离子位移解析描述的四子晶格模型（FSM）。该模型描述四个相邻晶胞中A位阳离子的位移，并确定ABO3中不同结构相出现与稳定的条件。我们表明，FSM解释了在La掺杂BiFeO3中由原子分辨率STEM观测到的菱方相（R）、正交相（O）和空间调制相（SM）的共存。利用该方法，我们在原子尺度上分辨并理论模拟了LaxBi1-xFeO3多晶型中A位La/Bi阳离子子晶格固有的子晶格不对称性。该方法无需对序参量性质作额外假设，即可仅从实验数据探索铁性材料行为。
引用
@article{arxiv.1903.03656,
title = {Building Free Energy Functional from Atomically-Resolved Imaging: Atomic Scale Phenomena in La-doped BiFeO3},
author = {Anna N. Morozovska and Eugene A. Eliseev and Deyang Chen and Christopher T. Nelson and Sergei V. Kalinin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.03656},
year = {2019}
}
备注
20 pages, 4 figures, supplementary materials