氧缺陷 LiNbO$_3$ 型铁电体中的压力诱导金属-绝缘体转变
材料科学
2021-12-15 v1
摘要
静水压力与氧空位通常对铁电材料有有害影响,因二者往往降低其极化。本工作中,我们使用第一性原理计算研究一类重要的铁电材料——LiNbO 型铁电体(以 LiNbO 为原型),发现于氧缺陷 LiNbO 中,静水压力在 8 至 9 GPa 间诱导了出乎意料的金属-绝缘体转变。我们的计算还发现,在金属性与绝缘性氧缺陷 LiNbO 中强极性位移均持续存在,且极性位移大小在相同压力下与原始 LiNbO 相当。这些性质不同于广泛使用的钙钛矿铁电氧化物 BaTiO,其后者的极化被静水压力和/或氧空位迅速抑制。氧缺陷 LiNbO 中反常的压力驱动金属-绝缘体转变源于氧空位缺陷态的变化。静水压力增大氧缺陷 LiNbO 的极性位移,从而减小缺陷态的带宽并最终使其变为带隙内态。在绝缘相中,带隙内态在静水压力下被进一步推离导带边,从而增大了基本带隙。我们的工作表明,对于 LiNbO 型强铁电体,氧空位与静水压力结合可导致新现象与潜在功能,不同于诸如 BaTiO 等钙钛矿铁电氧化物中所出现的有害效应。
引用
@article{arxiv.2111.00911,
title = {Pressure-induced metal-insulator transition in oxygen-deficient LiNbO$_3$-type ferroelectrics},
author = {Chengliang Xia and Yue Chen and Hanghui Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.00911},
year = {2021}
}