刚玉型衍生物中的铁电性

新铁电材料的探索有望拓宽我们对铁电机制的理解并拓展铁电材料的应用范围。这里我们研究一类可以从 X₂O₃ 刚玉结构通过混合两个或三个有序阳离子在 X 位上而得到的 ABO₃ 和 A₂BB'O₆ 材料。大多数此类刚玉型衍生物具有极性结构，但尚不清楚该极化是否可逆，这是铁电材料的必要条件。在本文中，我们提出了一种研究刚玉型衍生物家族中材料铁电反转路径的方法。我们首先将刚玉型衍生物分为四类，并证明其中仅有两类允许铁电反转的可能性。然后，我们使用第一性原理密度泛函方法结合结构约束来计算铁电反转路径的能量剖面和能量势垒。此外，我们识别了若干经验性判据，可用于估算能量势垒。最后，我们确定了磁有序与铁电性相容的条件。这些结果使我们能够预测若干潜在的新铁电材料。