对块体WO3的第一性原理重新研究
材料科学
2016-12-28 v1
摘要
利用第一性原理计算，我们分析了三氧化钨 WO3 的结构性质。我们的计算依赖于密度泛函理论和 B1-WC 混合泛函的使用，其与实验数据非常吻合。假想的高对称立方参考结构结合了多种铁电和反铁畸变（反极性阳离子运动、氧八面体的旋转与倾斜）结构不稳定性。与反极性W运动相关的不稳定性与氧旋转和倾斜相关的不稳定性相结合，产生了最大的能量降低，得到 P21/c 基态。这种非极性 P21/c 相与实验报道的 Pc 基态的区别仅在于缺少一个极微小的额外铁电畸变。对化学计量比化合物进行的计算表明，WO3 的低温相本质上不是铁电的，所报道的铁电性可能源于氧空位等外在缺陷。此外，我们还独立发现了此前未被观察到的 R3m 和 R3c 铁电相，它们具有较大的极化强度且能量接近 P 21/c 基态，这使得 WO3 成为一种潜在的反铁电材料。讨论了各相的相对稳定性，通过不同结构畸变之间的耦合进行解释，突出了在立方相能量展开中直至四阶的类非本征耦合所涉及的非常复杂的相互作用。
引用
@article{arxiv.1609.04207,
title = {First-principles re-investigation of bulk WO3},
author = {Hanen Hamdi and Ekhard K. H. Salje and Philippe Ghosez and Eric Bousquet},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.04207},
year = {2016}
}
备注
12 pages, 7 figures