基于第一性原理的 SrBi$_2$(Ta,Nb)$_2$O$_9$ 铁电翻转路径与畴结构
材料科学
2023-03-08 v1 计算物理
摘要
若干层状钙钛矿氧化物铁电体表现出极化与结构序参量（如八面体旋转畸变）之间的耦合。该耦合为基于电场的材料性质新颖调控提供了机遇，并稳定了复杂畴图案与畴壁涡旋。在此类具有耦合序的层状钙钛矿中，Aurivillius 相氧化物 SrBiO（=Ta, Nb）以其优异的室温铁电性能而著称。本工作结合群论分析与密度泛函理论计算，考察 SrBiO 的铁电翻转过程。我们确定了低能两步铁电翻转路径，其极化反转由结构序参量旋转所促进。畴结构分析揭示了耦合序参量的相对能量如何转化为由畴壁涡旋结构连接的若干不同畴壁类型网络。我们将 SrBiO 的铁电翻转与畴结构同层状 =2 Ruddlesden-Popper 杂化非本征铁电体进行比较。结果为如何通过设计 Aurivillius 相氧化物的复杂晶体结构来优化铁电性质提供了新见解。
引用
@article{arxiv.2211.02735,
title = {Ferroelectric Switching Pathways and Domain Structure of SrBi$_2$(Ta,Nb)$_2$O$_9$ from First Principles},
author = {Nabaraj Pokhrel and Elizabeth A. Nowadnick},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.02735},
year = {2023}
}