Sr$_{2}$TiO$_{4}$结构和介电性质的第一性原理计算

我们在密度泛函理论框架内研究了Sr$_{2}$TiO$_{4}$的结构和介电性质，这是Sr$_{n+1}$Ti$_{n}$O$_{3n+1}$ Ruddlesden-Popper系列中的第一个成员。我们受到了最近一种工作的启发，该工作中利用分子束蒸发 (MBE) 在SrTiO$_{3}$基底上生长Sr$_{2}$TiO$_{4}$薄膜的实验结果。因此，固定了平面晶格参数为理论上优化的立方SrTiO$_{3}$（n=$\infty$）的晶格常数，而垂直于晶格参数和内部结构参数则进行松弛。也研究了完全松弛后的结构。利用密度泛函扰动理论计算了(zone-center)声子频率、BORN有效电荷以及电子介电介数张量。对单个红外活性模式对静电介电张量的贡献进行了详细研究。计算得到的拉曼和红外声子频率与实验数据一致。讨论了与 ceramic粉末和 epitaxy薄膜实验得到的静电介电介数之间的比较。