独立钙钛矿基纳米点中的铁电性:一项密度泛函理论研究
材料科学
2019-11-12 v1
摘要
我们使用密度泛函理论,在其微型化极限处研究独立、钙钛矿基纳米点中极性与多铁态的可能性:单晶胞并带终止以允许中心对称。我们考虑三类纳米点的 A-O 与 B-O2 两种终止:i) A=Ba 且 B=Ti、Zr 和 Hf;ii) A=Ca 和 Sr 且 B=Ti;iii) A=Na 和 K 且 B=Nb。我们发现所有 A-O 终止的点均为非极性并呈现立方对称性,无论块体中是否存在铁电性。这些点均带有净磁矩,除 Ca8TiO6 外。另一方面,本研究中考虑的所有 B-O2 终止纳米点均弛豫为非立方基态。相当令人惊讶的是,这些结构的一个子集(BaTi8O12、BaHf8O12、BaZr8O12、SrTi8O12、CaTi8O12 和 KNb8O12)呈现极性基态。我们提出一个新的结构参数,即团簇容差因子(CTF),用以判定特定的 A 与 B 组合是否会在纳米点几何中产生极性基态,类似于块体铁电体中的 Goldschmidt 因子。我们还发现所有极性 B-O2 终止纳米点也都是磁性的。多铁态源于外围 B 原子中自旋密度的分离,以及主要由偏离中心的中心 A 原子引起的极性。我们的发现强调表面终止在决定钙钛矿基材料在其微型化极限处铁电性是否被完全抑制方面起着关键作用。
引用
@article{arxiv.1911.04423,
title = {Ferroelectricity in free standing perovskite-based nanodots: A density functional theory study},
author = {Karthik Guda Vishnu and Samuel Temple Reeve and Alejandro Strachan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.04423},
year = {2019}
}