钙钛矿氧化物中的层极化与自发极化及其在多铁性铁酸铋中的相互作用

我们回顾了表面电荷的概念，首先是在铁电材料极化的背景下，其次是在离子绝缘体中带电离子层的背景下。前者传统上在铁电学界讨论，后者在表面科学界讨论，我们提醒读者，这两种描述在现代极化理论中可便利地统一。在这两种情况下，表面电荷若未被补偿会导致静电不稳定性——即所谓的“极化灾变”——我们回顾了由不同补偿机制引发的一系列现象。我们以典型多铁性材料铁酸铋 BiFeO3 为例阐释这些概念，其特殊之处在于自发铁电极化与层电荷可具有同等量级。因此，对于极化取向与表面终止的某些组合，其表面电荷可自补偿。我们利用 BiFeO3 slab 和超晶格的密度泛函计算、高分辨透射电子显微图像分析以及文献中的实例来探究这一特性的后果。