SrBO3(B=Zr,Hf)极化表面结构和稳定性的理论研究

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采用密度泛函平面波赝势方法对立方相SrBO3(B=Zr, Hf)的五个(110)极化表面和体相的表面原子结构、电子结构及热力学稳定性进行了系统研究,从而揭示这两种材料的结构、性质及它们之间的一些关联。计算结果表明,两种材料的化学计量比终结表面的原子和电子结构均发生了非常明显的变化,其中SrBO终结表面出现了不规则的表面态填充现象,并且具有金属特性;O2终结表面上最外层两个氧原子之间相互靠近,形成了过氧键。相比之下,三种非计量极化表面的性质与体相较为相似,保持了绝缘性质。电荷重新分布计算结果证实,极化表面的宏观偶极矩可以通过改变表面电子结构和改变表面组成两种方式得到取消。热力学稳定性相图显示,虽然两个化学计量表面具有较大的表面能,但是在富氧的条件下,O2终结面也是存在稳定区间。而三个非计量终结面可以在特定组成的区域内稳定存在。这两种材料的稳定性与SrTiO3和BaTiO3存在一定的差别,产生这种差别是立方相SrZrO3和SrHfO3体相存在强烈的反铁电畸变相变造成的。
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