基于LDA、GGA与SCAN meta-GGA的典型铁电材料第一性原理比较研究
材料科学
2017-08-03 v2
摘要
铁电性源于空间反演对称性的破缺，是材料的一种功能，其电偶极矩可由外电场切换。自发极化是关键铁电性质，其大小由极性结构畸变的强度决定。密度泛函理论(DFT)是研究铁电性质最广泛使用的理论方法之一，但其受限于电子交换关联近似的层级。一方面，局域密度近似(LDA)被认为对传统钙钛矿铁电体如BaTiO3和PbTiO3比广义梯度近似(GGA)更准确，后者存在所谓的超四方性误差。另一方面，GGA比LDA更适用于氢键铁电体，而LDA通常大幅高估氢键强度。我们在此表明，新近开发的通用型强约束与适当归一化(SCAN) meta-GGA泛函在多样键合铁电材料的结构、电学和能量性质上显著优于传统LDA/GGA，且计算代价相当，从而大幅增强了DFT在铁电材料研究中的预测能力。我们还从化学键角度探讨了所观察到的LDA和GGA对铁电体依赖体系的性能表现。
引用
@article{arxiv.1702.04817,
title = {Comparative first-principles studies of prototypical ferroelectric materials by LDA, GGA, and SCAN meta-GGA},
author = {Yubo Zhang and Jianwei Sun and John P. Perdew and Xifan Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.04817},
year = {2017}
}
备注
23 pages, 7 figures, 5 tables, 137 references