离子 vacancy 诱导的氧化物 perovskite 表面不稳定性
材料科学
2025-07-17 v2
摘要
本工作提出了对九种氧化物 perovskite (001) 表面能的第一性原理研究，重点考察表面 vacancy 在决定终止稳定性中的作用。此外，对九种 perovskite 中的 vacancy 随深度从表面处的行为进行了考察 (ABO，其中 A=Ca、Sr、Ba；B=Ti、Zr、Sn)，并将结果与 bulk 中的 vacancy 形成进行比较。将这些考察的结果组合揭示了所有九种 perovskite 的一般趋势——未受影响的 AO 表面比 BO2 表面更易形成。AO 表面优于 BO2 表面的这种优势进一步受到 perovskite 表面相图的强化。然而，AO 表面的 A 位 vacancy 比 BO2 表面的 B 位 vacancy 能量低 1-2 eV 更易形成。在氧气富条件下，带电 vacancy 仅进一步驱动这种现象，AO 表面的稳定性范围小于 BO2 表面。这些结果表明，尽管 AO 表面较易形成，但 BO2 表面在长期稳定性方面表现更好，更适合用于潜在应用。本研究深化了对氧化物 perovskite (001)-终止表面稳定性的理解，将有助于表面生长和制造。
关键词
引用
@article{arxiv.2504.15857,
title = {Instability of oxide perovskite surfaces induced by vacancy formation},
author = {Ned Thaddeus Taylor and Michael Thomas Morgan and Steven Paul Hepplestone},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.15857},
year = {2025}
}
备注
35 pages in main article (41 pages in the supplementary material), 6 figures in the main article (12 figures in the supplementary material)