具有两个主要结构序参量的钙钛矿氧化物中的畴壁：BiFeO$_3$的第一性原理研究
材料科学
2015-06-12 v1
摘要
我们提出了对多铁性BiFeO (BFO)中铁电畴壁(FE-DWs)的第一性原理研究，该材料中FE序参量与涉及O八面体旋转的反铁畸变(AFD)模式共存。我们发现畴壁的能量学由畴在壁平面匹配其O八面体旋转模式的能力主导，从而最小化氧基团的畸变。因此，我们的结果表明，本质上，是AFD序参量的不连续性，而不是电极化的变化，决定了哪些晶面最可能容纳BFO的FE-DWs。这一结果清楚地表明，O旋转模式在该化合物的FE相中起主要作用，这与通常（隐含的）假设（即它们从属于FE序参量）形成对比。我们的计算显示，在BFO最有利的情况下，畴壁能量达到几十mJ/m，高于其他没有O旋转的铁电钙钛矿的计算值。有趣的是，我们发现BFO在最稳定畴壁处的结构类似于该材料低能（亚）稳相的特征原子排列。此外，我们认为我们的块体BFO畴壁结果与Prosandeev等人[Adv. Funct. Mats. (2012), doi: 10.1002/adfm.201201467]最近预测的该化合物中出现的纳米孪晶结构有关，并表明BFO可被视为一种多型材料。因此，我们的工作有助于形成BFO可能呈现的结构变体及其相互关联方式的连贯图景。
引用
@article{arxiv.1211.5116,
title = {Domain walls in a perovskite oxide with two primary structural order parameters: first-principles study of BiFeO$_3$},
author = {Oswaldo Diéguez and Pablo Aguado-Puente and Javier Junquera and Jorge Íñiguez},
journal= {arXiv preprint arXiv:1211.5116},
year = {2015}
}