铁电极化对表面相图的影响：BaTiO$_{3}$(001)表面的进化算法研究

我们通过采用用于表面结构预测的进化算法构建了BaTiO$_{3}$(001)表面的表面相图，其中铁电极化作为自由度被包含在内。在探索的超过1000个候选结构中，发现(2$\times$1)-TiO的表面重构在热力学上稳定，并具有实验观测到的\emph{p2mm}平面群对称性。我们发现铁电极化对表面自由能的影响可忽略不计或相当大（每个($2 \times 1$)超晶胞超过1 eV），这强烈依赖于表面结构，并导致表面相图随铁电极化变化而显著不同。因此，通过施加外电场来控制表面稳定性是可行的。我们的结果可能对理解铁电材料的表面重构和调控表面性质具有重要启示。