钙钛矿镍酸盐中电子与空穴掺杂的第一性原理研究
材料科学
2021-07-21 v1 强关联电子
摘要
稀土镍酸盐 RNiO（R=Lu-Pr, Y）在其块体相中表现出显著的金属-绝缘体转变，其转变温度可通过稀土半径进行调节。这些化合物也是新发现的无限层 RNiO2 超导体的母相。尽管已有大量理论工作致力于理解块体中金属-绝缘体转变的起源，但关于 RNiO 材料中稀土取代引起的空穴与电子掺杂作用的研究寥寥无几。基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算，我们研究了典型镍酸盐 SmNiO3 中空穴与电子掺杂的效应。我们的计算未对 Ni 3d 能级施加类 Hubbard 的 U 势，而是采用一种能更好修正自相互作用误差的 meta-GGA。我们发现，在低掺杂下，极化子形成并在带隙中产生中间局域态，导致半导体行为。在较大掺杂下，中间态在带隙中逐渐扩展，直至与价带（空穴掺杂）或导带（电子掺杂）合并，最终在 R 阳离子取代达 25% 时形成金属态。这些结果令人联想到文献中可获得的实验数据，并表明无需任何经验参数的 DFT 模拟足以研究关联氧化物中的掺杂效应，并探索稀土镍酸盐超导相背后的机制。
引用
@article{arxiv.2101.01559,
title = {First-principles study of electron and hole doping in perovskite nickelates},
author = {Lucia Iglesias and Manuel Bibes and Julien Varignon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.01559},
year = {2021}
}