SrTiO$_3$中氧空位的自洽DFT+$U$+$V$研究
材料科学
2020-07-01 v2
摘要
SrTiO(STO)中氧空位的理论结果相互矛盾，常归因于STO的特殊性质：它是一种具有混合离子-共价键合的过渡金属氧化物。在此，我们首次采用扩展Hubbard DFT++方法中的密度泛函理论(DFT)，包含现场及站间电子相互作用，研究缺氧STO，其中Hubbard 和参数通过密度泛函微扰理论自洽计算。我们的结果表明，扩展Hubbard泛函是研究具有类似STO电子性质材料中缺陷的一种有前景的方法。事实上，与标准DFT或DFT+相比，DFT++对化学计量STO给出了更好的描述，其带隙和晶体场分裂与实验吻合良好。进而，STO中氧空位电子性质的描述也得以改善，其形成能与实验以及最常用杂化泛函的结果高度一致，但计算成本仅为其一小部分。尽管我们的结果未能完全解决文献中报道的矛盾发现，我们的系统方法增进了对这些矛盾起源的理解，其源于不同的晶胞尺寸、STO相、交换关联泛函，以及对结构弛豫和自旋极化的处理。
引用
@article{arxiv.2001.06540,
title = {Self-consistent DFT+$U$+$V$ study of oxygen vacancies in SrTiO$_3$},
author = {Chiara Ricca and Iurii Timrov and Matteo Cococcioni and Nicola Marzari and Ulrich Aschauer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.06540},
year = {2020}
}
备注
15 pages (+11 SI), 13 figures (+6 SI)