通过约束D计算对铁电电容器的第一性原理建模
材料科学
2011-03-03 v1
摘要
由于金属电极、长程静电力以及短程界面化学的共存，铁电电容器的第一性原理建模面临若干技术挑战。在此，我们展示了如何通过使用有限场密度泛函理论形式（其中基本电学变量是位移场D）来高效且准确地合理化这些方面。通过对模型Pt/BaTiO3/Pt和Au/BaZrO3/Au电容器进行计算，我们展示了如何识别并严格分离界面特性和体特性。然后，我们展示了如何利用这些信息轻松重构任意厚度和几何形状（对称或非对称）电容器的电学性质。最后，我们展示了如何作为上述过程的副产品轻松评估有用的可观测量，如极化以及介电、压电和电致伸缩系数。我们应用该方法来阐明简单金属/氧化物界面处化学键、肖特基势垒和铁电极化之间的关系。我们发现，BO2-电极界面的行为类似于与类钙钛矿薄膜串联的一层线性介电材料，而AO-电极界面则出现显著的非线性效应。
引用
@article{arxiv.0908.1813,
title = {First-principles modeling of ferroelectric capacitors via constrained-D calculations},
author = {Massimiliano Stengel and David Vanderbilt and Nicola A. Spaldin},
journal= {arXiv preprint arXiv:0908.1813},
year = {2011}
}
备注
25 pages, 18 figures