类 Peierls 畸变驱动金红石型 TiOF 中的阴离子有序化
材料科学
2024-05-14 v1
摘要
我们使用第一性原理密度泛函理论计算来检验多种阴离子对金红石型氟氧化物 TiOF 中 Peierls 畸变的影响。通过使用结构枚举方法，我们获得了 TiOF 的基态原子结构，并确定了实验观察到的沿金红石 (110) 面的二维阴离子有序化背后的驱动力。我们发现相邻的边连接八面体包含同类原子，沿金红石 [001] 方向呈 --O-O/F-F/O-O/F-F-- 模式。这种阴离子模式与类 Peierls 畸变共存，导致相邻 Ti 阳离子之间形成单重态。我们表明，阴离子有序化源于静电相互作用（由于 Ti-F 阳离子-阴离子对）与 Ti 阳离子形成 Ti-Ti 二聚体（以增强的金属-金属键为特征）趋势之间的竞争。我们发现，向 Ti 轨道流形添加强在位库仑相互作用会抑制单重态的形成。通过增加关联强度，我们发现了两个一级相变：首先，从非磁绝缘体到铁磁半金属，然后第二次到铁磁绝缘体。最后，我们表明金红石型氟氧化物中过渡金属阳离子的电子构型决定了所观察到的阴离子有序，从而能够通过阳离子亚晶格控制来设计表现出集体现象的有序异阴离子材料。
引用
@article{arxiv.2401.14386,
title = {Peierls-like distortion drives anion ordering in rutile TiOF},
author = {Siddhartha S. Nathan and Danilo Puggioni and James M. Rondinelli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.14386},
year = {2024}
}
备注
7 pages, 6 figures