应变与应力下 SrTiO3 薄膜中的亚稳态效应

在密度泛函理论框架内，从第一性原理计算了经受外延应变以及沿 [001] 和 [110] 轴机械应力的 SrTiO3 薄膜的基态序列。在固定应变边界条件下，衬底晶格参数的增加导致基态序列为 $I4cm \to I4/mcm \to Ima2 \to Cm \to Fmm2 \to Ima2$(II)。在固定应力边界条件下，相序列有所不同并取决于施加应力的方式。研究表明，SrTiO3 中竞争的铁电和反铁畸变不稳定性同时存在，导致了亚稳相的出现，其数量在固定应力条件下急剧增加。在亚稳相中，八面体旋转模式与基态中的模式存在显著差异。本文提出，在具有竞争不稳定性的系统中，每个极性相都有其最优的八面体旋转模式，该模式使此相稳定并产生势垒，阻止该相转变为其他结构。