PbTiO$_3$中的缺陷有序化与缺陷 - 畴壁相互作用：第一性原理研究
材料科学
2013-12-18 v1
摘要
铁电材料（如锆钛酸铅 PZT）的性质深受缺陷与畴壁相互作用的影响。这些缺陷既可以是本征的，也可以是由掺杂剂的添加诱导产生的。本文研究了存在受主（Fe）和施主（Nb）掺杂剂情况下 PbTiO（关键固溶体家族的端元成员）的性质，以及不同缺陷和缺陷缔合体与畴壁的相互作用。对于铁受主情况，计算表明形成了涉及铁取代缺陷和带电氧空位（Fe-V）的缺陷缔合体。该缔合体表现出强烈的沿体极化方向排列的趋势；事实上，在纯 PbTiO 中也观察到了以铅 - 氧双空位形式存在的缺陷有序化。相反，对施主掺杂 PbTiO 的计算并未表明形成了涉及施主取代的极性缺陷复合物。最后，观察到施主掺杂材料中的孤立缺陷和受主掺杂材料中的缺陷缔合体在 180 畴壁处更为稳定。然而，极性缺陷复合物由于缺陷极化与体极化的相互作用，导致畴壁处产生不对称势。随后比较了不同缺陷的相对钉扎特性，以深入理解掺杂和纯 PbTiO 中的缺陷 - 畴壁相互作用。这些结果也有助于理解 PZT 中的硬化和软化机制。
引用
@article{arxiv.1312.4701,
title = {Defect ordering and defect-domain wall interactions in PbTiO$_3$: A first-principles study},
author = {Anand Chandasekaran and Dragan Damjanovic and Nava Setter and Nicola Marzari},
journal= {arXiv preprint arXiv:1312.4701},
year = {2013}
}
备注
10 pages, 14 figures, accepted by Phys Rev B on December 2013