BiMnO3 的晶体结构缺陷与 Jahn-Teller 畸变
材料科学
2015-05-19 v1
摘要
使用包含在位库仑校正的密度泛函理论（LDA+U 方法），我们从不同的实验报道结构出发对 BiMnO3 进行了结构优化。我们证实，无论初始条件如何，所有计算均收敛至同一中心对称结构，这与先前的研究结果一致。然而，结构优化大幅降低了系统中的 Jahn-Teller (JT) 畸变。我们将此归因于 Mn 位和 Bi 位周围局部畸变的强烈竞争：Mn 局部环境经历 JT 不稳定性，而 Bi 位环境则偏好涉及相同氧原子的偏离中心对称位移。第二种机制的存在解释了 BiMnO3 与更典型的 JT 锰酸盐（如 LaMnO3）之间的差异。最后，受实验研究的启发，我们研究了不同类型缺陷的形成，并发现 BiMnO3（与 LaMnO3 和 BiFeO3 等其他被考虑的系统相反）能够相对容易地在间隙位置形成氧杂质。杂质氧原子倾向于与宿主氧原子配对，这解释了富氧 BiMnO3+x 的绝缘特性。此外，我们发现 BiMnO3+x 样品表现出“记忆效应”，其优化后的晶体结构强烈依赖于初始构型。我们认为这种记忆效应可能解释了先前实验报道的某些 BiMnO3 晶体结构的稳定性。
引用
@article{arxiv.1008.2520,
title = {Defects of the Crystal Structure and Jahn-Teller distortion in BiMnO3},
author = {D. W. Boukhvalov and I. V. Solovyev},
journal= {arXiv preprint arXiv:1008.2520},
year = {2015}
}
备注
22 pages, 5 tables, 5 figures