基于第一性原理的应变铁电钙钛矿静电工程
材料科学
2016-01-20 v1
摘要
基于铁电钙钛矿的新型人工材料设计依赖于静电耦合与面内晶格匹配的基本原理。这些规则指出，只要满足特定的生长条件，电位移场的面外分量与应变的分量（面内分量）在层状超晶格中均保持不变。目前，大量研究致力于基于这些准则优化材料功能，常取得显著成功。然而，除非拥有关于给定材料在任意电学与机械边界条件下行为的可靠数据，否则这些原理的实用价值有限。在此，我们以原型铁电体 PbTiO3 和 BiFeO3 为例，展示如何以系统且高效的方式从第一性原理计算此类信息。特别地，我们构建了一系列二维图谱，描述任一化合物（例如关于铁电极化和反铁电畸变不稳定性）在任意选定的面内晶格参数 a 与面外电位移 D 下的行为。除了对超晶格设计具有直接的实用价值外，我们的结果还为钙钛矿材料中竞争自由度之间的复杂相互作用带来了新见解，并揭示了一些这些材料行为偏离朴素预期的显著实例。
引用
@article{arxiv.1510.06127,
title = {Electrostatic engineering of strained ferroelectric perovskites from first-principles},
author = {Claudio Cazorla and Massimiliano Stengel},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.06127},
year = {2016}
}
备注
13 pages, 9 figures