BaBiO3 中的电子关联与晶体结构畸变
强关联电子
2012-09-28 v3
摘要
BaBiO3 是一种材料，其中形式上具有半充满 6s 态的 Bi4+ 离子形成交替的 Bi3+ 和 Bi5+ 离子集，从而导致电荷有序绝缘体。这种电荷有序伴随着 BiO6 八面体的呼吸畸变（Bi-O 键长的伸长和收缩）。标准密度泛函理论 (DFT) 计算无法获得由纯呼吸畸变引起的晶体结构不稳定性。结合呼吸畸变和 BiO6 八面体倾斜的效应，DFT 能够定性重现实验观察到的具有单斜晶体结构的绝缘体，但会严重低估呼吸畸变参数和能隙值。在本工作中，我们使用 Bi 6s 能带的 Wannier 函数基组，在 GGA+U 方法框架内重新审视 BaBiO3 问题。由于该材料中铋的高氧化态，Bi 6s 对称性的 Wannier 函数主要在空间上延展至周围的氧离子，因此与纯原子 6s 轨道截然不同。这与过渡金属氧化物（高氧化态化合物除外）形成鲜明对比，后者的 d 能带 Wannier 函数主要部分集中在金属离子上，纯原子 d 轨道即可作为良好的近似。GGA+U 计算结果与实验数据吻合良好，特别是与实验晶体结构参数和能隙值一致。此外，GGA+U 方法允许在不发生八面体倾斜的情况下，重现由纯呼吸畸变引起的晶体结构不稳定性。
引用
@article{arxiv.1201.6154,
title = {Electronic correlations and crystal structure distortions in BaBiO3},
author = {Dm. Korotin and V. Kukolev and A. V. Kozhevnikov and D. Novoselov and V. I. Anisimov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1201.6154},
year = {2012}
}