预测少原子层极性钙钛矿的结构、电子与磁学性质

我们进行了密度泛函理论（DFT）计算，以预测基于极性钙钛矿 $KTaO_{3}$ 的少数原子层（AL）电中性或带电氧化物的结构、电子和磁学性质。它们的性质随 AL 层数（$n_{AL}$）和化学计量比有很大变化。在少 AL 极限下（$n_{AL}\leqslant 14$），化学式为 $(KTaO_{3})_{n}$ 的偶数 AL（EL）体系是半导体，而化学式为（$K_{n+1}Ta_{n}O_{3n+1}$ 或 $K_{n}Ta_{n+1}O_{3n+2}$）的奇数 AL（OL）体系除独特的 $KTa_{2}O_{5}$ 情形外均为半金属，后者因大的 Peierls 畸变而为半导体。达到某一临界厚度后（$n_{AL}>14$），EL 体系表现出铁磁表面态，而 OL 体系中铁磁性消失。这些来自极性钙钛矿在接近二维（2D）极限时基本复杂性的预测可能有助于后续解释实验观测。