GdWN$_3$ 属于氮化物 Perovskite 结构

氮化物 Perovskite $AB$N$_3$ 是一种新兴且高度未被充分探索的材料类，因其引人注目的计算结果表明具有铁电性、光电性及其他功能性质。通过引入新的 $A$ 位阳离子是一种调节和扩充此类性质的策略；例如，Gd$^{3+}$ 因其巨大的磁矩，可能导致多铁性行为。然而，理论上预测的 GdWN$_3$ 的基态是非 Perovskite 单斜晶体结构。本文实验表明，GdWN$_3$ 结晶于 Perovskite 结构。采用高通量组合喀斯特法和活化氮气制备 Gd$_{1-x}$W$_{x}$N$_{3-y}$ 薄膜，薄膜内部氧含量较低。外加退火处理在 $x=1$ 附近的窄组成窗口内晶化出多晶体 Perovskite 相。同步辐射 grazing incidence wide angle X 射线衍射数据通过 LeBail 拟合，与 Perovskite 基态结构一致。新的密度泛函理论计算包括抗磁构型后，确认 GdWN$_3$ 的基态结构为扭曲 $Pnma$ Perovskite 结构，具有抗磁有序，与此前的预测不同。初始性质测量发现 GdWN$_3$ 在 $T=2$ K 以下为 paramagnetic，伴随抗磁关联，且吸收起始点取决于阳离子配比。本工作为快速扩展新兴氮化物 Perovskite 家族以及理解其潜在多铁性质提供了重要的垫脚石。