通过应变 EuTiO$_{3}$ 中 Nb 掺杂实现强铁电金属

铁电（FE）金属因其同时具有金属性和铁电性这两种看似不相容的物理性质而备受关注。对于基础研究和潜在应用而言，一个重要问题是如何实现强 FE 金属。一种策略是将强 FE 绝缘体掺杂为 FE 金属，前提是诱导出的自由电子不破坏 FE 畸变。应变 EuTiO$_{3}$ 薄膜是一种强 FE 铁磁体，是此类策略一个有前景的候选材料。在此，我们利用杂化密度泛函理论计算了 Nb 掺杂应变 EuTiO$_{3}$ 薄膜的结构、电子和极化性质。结果表明，应变 EuTi$_{0.875}$Nb$_{0.125}$O$_{3}$ 薄膜是一种强 FE 金属，因为 Nb 掺杂诱导了金属性而未削弱 FE 畸变。讨论了金属性与强铁电性共存的潜在原子机制。这些发现表明，将掺杂与应变工程相结合是实现新型 EuTiO$_{3}$ 基强 FE 金属的有前景途径，并可能也用于其他材料。