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$\text{BiFeO}_\text{3}$(001) 表面的半金属性与二维空穴气

材料科学 2022-05-13 v1

摘要

利用密度泛函理论研究了四方 BiFeO3\rm{BiFeO_3}(001) 表面的电子结构与热力学稳定性。本工作中,研究了具有不同晶格常数和两种可能表面终止的四种不同结构。我们发现表面电子结构与热力学稳定性对表面终止的性质相当敏感。在所有情况下,FeO2\rm{FeO_2} 终止表面比 BiO\rm{BiO} 终止表面在能量上更稳定。有趣的是,我们在所有结构的一层单原子层厚表面均发现了半金属性和自旋极化的二维空穴气(2DHG)的证据。我们系统研究了表面厚度的影响。结果表明,半金属性 2DHG 仅在所有厚度的其中一种结构中存续,而该结构恰好是热力学最稳定的结构。

关键词

引用

@article{arxiv.2205.06201,
  title  = {Half-metallicity and two-dimensional hole gas at the $\text{BiFeO}_\text{3}$(001) surface},
  author = {Soumyasree Jena and Sanjoy Datta},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2205.06201},
  year   = {2022}
}