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BiFeO3 结构性质与相转变的第一性原理研究

丁航晨 施思齐 姜平 唐为华

BiFeO3 结构性质与相转变的第一性原理研究

丁航晨, 施思齐, 姜平, 唐为华
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  • 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统地研究了BiFeO3的7种不同空间群 (R3c, R3m, P4mm, Cm, Pm3 m, R3 m和R3 c)结构及其转变关系.结果表明,铁电相R3c结构是基态,不同结构之间也存在着一定的转变关系,其变化主要包括两种形式,在[111]方向上Bi3+相对FeO6八面体存在一定的位移和FeO6八面体绕[111]极化轴的反铁扭曲旋转.此外, 还得出BiFeO3的薄膜结构受到衬底结构的作用会导致其从三方相(R3c)向四方相(P4mm)转变.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50802089)、浙江省"钱江人才计划"(批准号:2007R10028)、教育部留学回国人员科研启动基金(批准号:2008890)、浙江省自然科学基金(批准号:Y4090280)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2010CB933501)和浙江省自然科学基金杰出青年研究团队(批准号:R4090058)资助的课题.
    [1]

    Ohno H 1998 Science 281 951

    [2]

    Wolf S A, Awschalom D D, Buhrman R A, Daughton J M, Molnar S V, Roukes M L, Chtchelkanova A Y, Treger D M 2001 Science 294 1488

    [3]

    Fiebig M 2005 J. Phys. D 38 R123

    [4]

    Yu Z, Li X, Long X, Cheng X W, Wang J Y, Liu Y, Cao M S, Wang F C 2008 Acta Phys. Sin. 57 4539 (in Chinese) [于 宙、李 祥、龙 雪、程兴旺、王晶云、刘 颖、曹茂盛、王富耻 2008 物理学报 57 4539]

    [5]

    Schmid H 1994 Ferroelectrics 162 317

    [6]

    Wang J, Neaton J B, Zheng H, Nagarajan V, Ohale S B, Liu B, Viehland D, Vaithyanathan V, Schlom D G, Waghmare U V, Spaldin N A, Rabe K M, Ramesh R 2003 Science 299 1719

    [7]

    Sun Y, Huang Z F, Fan H G, Ming X, Wang C Z, Chen G 2009 Acta Phys. Sin. 58 193 (in Chinese) [孙 源、黄祖飞、范厚刚、明 星、王春忠、陈 岗 2009 物理学报 58 193]

    [8]

    Sosnowska I, Neumaier T P, Steichele E 1982 J. Phys. C 15 4835

    [9]

    Duan C G 2009 Prog. Phys. 29 215 (in Chinese) [段纯刚 2009 物理学进展 29 215]

    [10]

    Kubel F, Schmid H 1990 Acta Crystallogr. Sect. B 46 698

    [11]

    Filippetti A, Hill N A 2001 J. Magn. Magn. Mater. 236 176

    [12]

    Selbach S M, Tybell T, Einarsrud M A, Grande T 2008 Adv. Mater. 20 3692

    [13]

    Arnold D C, Knight K S, Morrison F D, Lightfoot P 2009 Phys. Rev. Lett. 102 027602

    [14]

    Ederer C, Spaldin N A 2005 Phys. Rev. B 71 060401

    [15]

    Ricinschi D, Yun K Y, Okuyama M 2006 J. Phys.: Condens. Matter 18 L97

    [16]

    Xu G Y, Hiraka H, Shirane G, Li J F, Wang J L, Viehland D 2005 Appl. Phys. Lett. 86 182905

    [17]

    Ravindran P, Vidya R, Kjekshus A, Fjellvag H, Eriksson O 2006 Phys. Rev. B 74 224412

    [18]

    Kresse G, Hafner J 1993 Phys. Rev. B 47 558

    [19]

    Kresse G, Furthmuller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169

    [20]

    Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865

    [21]

    Dudarev S L, Botton G A, Savrasov S Y, Humphreys C J, Sutton A P 1998 Phys. Rev. B 57 1505

    [22]

    Murnaghan F D 1944 Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 30 244

    [23]

    Cohen R E, Krakauer H 1990 Ferroelectrics 111 57

    [24]

    Cohen R E, Krakauer H 1992 Ferroelectrics 136 65

    [25]

    Hatt A J, Spaldin N A, Ederer C 2010 Phys. Rev. B 81 054109

    [26]

    Bea H, Bibes M, Sirena M, Herranz G, Bouzehouane K, Jacquet E 2006 Appl. Phys. Lett. 88 062502

    [27]

    Noheda B, Gonzalo J A, Cross L E, Guo R, Park S E, Cox D E, Shirane G 2000 Phys. Rev. B 61 8687

  • [1]

    Ohno H 1998 Science 281 951

    [2]

    Wolf S A, Awschalom D D, Buhrman R A, Daughton J M, Molnar S V, Roukes M L, Chtchelkanova A Y, Treger D M 2001 Science 294 1488

    [3]

    Fiebig M 2005 J. Phys. D 38 R123

    [4]

    Yu Z, Li X, Long X, Cheng X W, Wang J Y, Liu Y, Cao M S, Wang F C 2008 Acta Phys. Sin. 57 4539 (in Chinese) [于 宙、李 祥、龙 雪、程兴旺、王晶云、刘 颖、曹茂盛、王富耻 2008 物理学报 57 4539]

    [5]

    Schmid H 1994 Ferroelectrics 162 317

    [6]

    Wang J, Neaton J B, Zheng H, Nagarajan V, Ohale S B, Liu B, Viehland D, Vaithyanathan V, Schlom D G, Waghmare U V, Spaldin N A, Rabe K M, Ramesh R 2003 Science 299 1719

    [7]

    Sun Y, Huang Z F, Fan H G, Ming X, Wang C Z, Chen G 2009 Acta Phys. Sin. 58 193 (in Chinese) [孙 源、黄祖飞、范厚刚、明 星、王春忠、陈 岗 2009 物理学报 58 193]

    [8]

    Sosnowska I, Neumaier T P, Steichele E 1982 J. Phys. C 15 4835

    [9]

    Duan C G 2009 Prog. Phys. 29 215 (in Chinese) [段纯刚 2009 物理学进展 29 215]

    [10]

    Kubel F, Schmid H 1990 Acta Crystallogr. Sect. B 46 698

    [11]

    Filippetti A, Hill N A 2001 J. Magn. Magn. Mater. 236 176

    [12]

    Selbach S M, Tybell T, Einarsrud M A, Grande T 2008 Adv. Mater. 20 3692

    [13]

    Arnold D C, Knight K S, Morrison F D, Lightfoot P 2009 Phys. Rev. Lett. 102 027602

    [14]

    Ederer C, Spaldin N A 2005 Phys. Rev. B 71 060401

    [15]

    Ricinschi D, Yun K Y, Okuyama M 2006 J. Phys.: Condens. Matter 18 L97

    [16]

    Xu G Y, Hiraka H, Shirane G, Li J F, Wang J L, Viehland D 2005 Appl. Phys. Lett. 86 182905

    [17]

    Ravindran P, Vidya R, Kjekshus A, Fjellvag H, Eriksson O 2006 Phys. Rev. B 74 224412

    [18]

    Kresse G, Hafner J 1993 Phys. Rev. B 47 558

    [19]

    Kresse G, Furthmuller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169

    [20]

    Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865

    [21]

    Dudarev S L, Botton G A, Savrasov S Y, Humphreys C J, Sutton A P 1998 Phys. Rev. B 57 1505

    [22]

    Murnaghan F D 1944 Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 30 244

    [23]

    Cohen R E, Krakauer H 1990 Ferroelectrics 111 57

    [24]

    Cohen R E, Krakauer H 1992 Ferroelectrics 136 65

    [25]

    Hatt A J, Spaldin N A, Ederer C 2010 Phys. Rev. B 81 054109

    [26]

    Bea H, Bibes M, Sirena M, Herranz G, Bouzehouane K, Jacquet E 2006 Appl. Phys. Lett. 88 062502

    [27]

    Noheda B, Gonzalo J A, Cross L E, Guo R, Park S E, Cox D E, Shirane G 2000 Phys. Rev. B 61 8687

  • [1] 魏杰, 陈彦均, 徐卓. 多铁性BiFeO3纳米颗粒的尺寸依赖磁性能研究. 物理学报, 2012, 61(5): 057502. doi: 10.7498/aps.61.057502
    [2] 明 星, 胡 方, 王春忠, 孟 醒, 黄祖飞, 陈 岗, 范厚刚. 自旋-Peierls化合物GeCuO3电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2368-2373. doi: 10.7498/aps.57.2368
    [3] 叶红军, 王大威, 姜志军, 成晟, 魏晓勇. 钙钛矿结构SnTiO3铁电相变的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(23): 237101. doi: 10.7498/aps.65.237101
    [4] 邵建立, 何安民, 秦承森, 王裴. 一维应变加载下单晶铁结构转变的微观研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5610-5617. doi: 10.7498/aps.58.5610
    [5] 刘利花, 张 颖, 吕广宏, 邓胜华, 王天民. Sr偏析Al晶界结构的第一性原理计算. 物理学报, 2008, 57(7): 4428-4433. doi: 10.7498/aps.57.4428
    [6] 谭兴毅, 金克新, 陈长乐, 周超超. YFe2B2电子结构的第一性原理计算. 物理学报, 2010, 59(5): 3414-3417. doi: 10.7498/aps.59.3414
    [7] 张晖, 刘拥军, 潘丽华, 张瑜. Co掺杂BiFeO3的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(10): 7141-7146. doi: 10.7498/aps.58.7141
    [8] 吴红丽, 赵新青, 宫声凯. Nb掺杂对TiO2/NiTi界面电子结构影响的第一性原理计算. 物理学报, 2008, 57(12): 7794-7799. doi: 10.7498/aps.57.7794
    [9] 吴红丽, 赵新青, 宫声凯. Nb掺杂影响NiTi金属间化合物电子结构的第一性原理计算. 物理学报, 2010, 59(1): 515-520. doi: 10.7498/aps.59.515
    [10] 邓娇娇, 刘波, 顾牡, 刘小林, 黄世明, 倪晨. 伽马CuX(X=Cl,Br,I)的电子结构和光学性质的第一性原理计算. 物理学报, 2012, 61(3): 036105. doi: 10.7498/aps.61.036105
    [11] 孙 博, 刘绍军, 段素青, 祝文军. Fe的结构与物性及其压力效应的第一性原理计算. 物理学报, 2007, 56(3): 1598-1602. doi: 10.7498/aps.56.1598
    [12] 汪志刚, 张杨, 文玉华, 朱梓忠. ZnO原子链的结构稳定性和电子性质的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(3): 2051-2056. doi: 10.7498/aps.59.2051
    [13] 顾牡, 林玲, 刘波, 刘小林, 黄世明, 倪晨. M’型GdTaO4电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(4): 2836-2842. doi: 10.7498/aps.59.2836
    [14] 郭 进, 黎光旭, 黄 丹, 邵元智, 陈弟虎. 纤锌矿结构Zn1-xMgxO电子结构及吸收光谱的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(2): 1078-1083. doi: 10.7498/aps.57.1078
    [15] 陈献, 程梅娟, 吴顺情, 朱梓忠. 石墨炔衍生物结构稳定性和电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2017, 66(10): 107102. doi: 10.7498/aps.66.107102
    [16] 宋庆功, 王延峰, 宋庆龙, 康建海, 褚 勇. 插层化合物Ag1/4TiSe2电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(12): 7827-7832. doi: 10.7498/aps.57.7827
    [17] 胡方, 明星, 陈岗, 王春忠, 魏英进, 黄祖飞, 范厚刚. 梯形化合物NaV2O4F电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(2): 1173-1178. doi: 10.7498/aps.58.1173
    [18] 李沛娟, 周薇薇, 唐元昊, 张华, 施思齐. CeO2的电子结构,光学和晶格动力学性质:第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(5): 3426-3431. doi: 10.7498/aps.59.3426
    [19] 王平, 郭立新, 杨银堂, 张志勇. 铝氮共掺杂氧化锌纳米管电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(5): 056105. doi: 10.7498/aps.62.056105
    [20] 刘琪, 管鹏飞. La65X35(X=Ni,Al)非晶合金原子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2018, 67(17): 178101. doi: 10.7498/aps.67.20180992
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-12-15
  • 修回日期:  2010-06-30
  • 刊出日期:  2010-06-05

BiFeO3 结构性质与相转变的第一性原理研究

  • 1. 浙江理工大学光电材料与器件中心,杭州 310018
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:50802089)、浙江省"钱江人才计划"(批准号:2007R10028)、教育部留学回国人员科研启动基金(批准号:2008890)、浙江省自然科学基金(批准号:Y4090280)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2010CB933501)和浙江省自然科学基金杰出青年研究团队(批准号:R4090058)资助的课题.

摘要: 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统地研究了BiFeO3的7种不同空间群 (R3c, R3m, P4mm, Cm, Pm3 m, R3 m和R3 c)结构及其转变关系.结果表明,铁电相R3c结构是基态,不同结构之间也存在着一定的转变关系,其变化主要包括两种形式,在[111]方向上Bi3+相对FeO6八面体存在一定的位移和FeO6八面体绕[111]极化轴的反铁扭曲旋转.此外, 还得出BiFeO3的薄膜结构受到衬底结构的作用会导致其从三方相(R3c)向四方相(P4mm)转变.

English Abstract

参考文献 (27)

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