通过计算引导的多步合成探索亚稳态 A 位有序钙钛矿 (Ca,Ba)FeO3-δ
材料科学
2025-03-17 v1 强关联电子
摘要
具有 Fe4+ 离子的钙钛矿型铁氧化物因其多变的螺旋磁相而备受关注。虽然将层状 A 位有序结构引入含有 Fe4+ 离子的 AFeO3 可能导致新颖的螺旋磁相，但跨越高压范围的合成路径显然难以阐明。在此，我们在第一性原理计算评估选定压力和化学组成下热力学稳定性的支持下，探索了具有 Fe4+ 离子的新型 A 位有序钙钛矿型铁氧化物 (Ca,Ba)FeO3-δ。在六种假定的有氧空位和无氧空位 A 位有序钙钛矿中，仅有两种氧缺陷钙钛矿 CaBaFe2O6-δ 和 Ca(Ba0.9Ca0.1)2Fe3O9-δ（δ~1）通过高压合成成功获得，这与基于 DFT 的凸包计算相一致。考虑到假定钙钛矿在选定压力下的评估稳定性，我们在环境压力下采用利用臭氧的低温拓扑氧化，获得了氧化态钙钛矿 CaBaFe2O6-δ（δ~0.4）和 Ca(Ba0.9Ca0.1)2Fe3O9-δ（δ~0.6），它们可能展现出新颖的螺旋磁相。本研究表明，涉及高压的多步合成路径的计算可视化可以加速寻找具有丰富磁相的新型亚稳态钙钛矿。
引用
@article{arxiv.2503.10960,
title = {Exploration of metastable A-site-ordered perovskites (Ca,Ba)FeO3-{\delta} by computationally-guided multi-step synthesis},
author = {Masaho Onose and Hidefumi Takahashi and Hajime Sagayama and Yuichi Yamasaki and Shintaro Ishiwata},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.10960},
year = {2025}
}
备注
7 pages, 6 figures