本征与非本征多铁性材料的杂化泛函研究

我们在密度泛函理论 (DFT) 框架内，并使用 Heyd-Scuseria-Ernzerhof 杂化泛函 (HSE)，对原型本征和非本征多铁性 (MF) 系统，如 BiFeO$_{3}$ 和正交 HoMnO$_{3}$，的结构、电子、磁性和铁电性质进行了详细研究。通过将我们的结果与现有实验数据以及最先进的 GW 计算进行比较，我们表明 HSE 形式能够很好地描述这些化合物的相关性质，并成为对多铁性系统进行预测性第一性原理研究的精确工具。我们表明，超越局域和半局域 DFT 方法（如 HSE 所提供的）的效应对于多铁性材料的真实描述是必要的。对于电极化，我们发现对于具有磁致铁电性的多铁性材料，如 HoMnO$_3$，计算得到的极化值从使用 Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) 时的 $\sim$ 6 $\mu C/cm^2$ 下降到使用 HSE 时的 $\sim$ 2 $\mu C/cm^2$。然而，对于本征多铁性材料，如 BiFeO$_{3}$，极化在引入精确交换后略有增加。因此，我们的发现表明，无法提取出 HSE 对裸密度泛函修正的普遍趋势；相反，必须对每种化合物进行具体研究。