第一性原理计算XHfO3(X=Ba, Sr)的结构、弹性和电子特性

宇 霄; 罗晓光; 陈贵锋; 沈 俊; 李养贤

doi:10.7498/aps.56.5366

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第一性原理计算XHfO3(X=Ba, Sr)的结构、弹性和电子特性

宇霄 , 罗晓光 , 陈贵锋 , 沈俊 , 李养贤

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第一性原理计算XHfO3(X=Ba, Sr)的结构、弹性和电子特性

宇霄, 罗晓光, 陈贵锋, 沈俊, 李养贤

物理学报, 2007, 56(9): 5366-5370.

doi: 10.7498/aps.56.5366

First principle calculation of structural, elastic and electronic properties of XHfO3(X=Ba, Sr)

Yu Xiao, Luo Xiao-Guang, Chen Gui-Feng, Shen Jun, Li Yang-Xian

Acta Phys. Sin., 2007, 56(9): 5366-5370.

doi: 10.7498/aps.56.5366

摘要
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了钙钛矿结构的BaHfO3和SrHfO3的基态性质，包括优化后的晶格常数、弹性常数、体弹性模量、剪切模量、态密度、能带结构和电荷密度.计算结果表明BaHfO3和SrHfO3具有比较大的体弹性模量，它们都是间接带隙的半导体材料，Ba或Sr原子与HfO3基团之间形成的化学键主要是离子键，而Hf原子与O原子之间形成的主要是共价键.

关键词:
第一性原理 /

钙钛矿结构 /

体弹性模量 /

价键
Abstract
Perovskite-type BaHfO3 and SrHfO3 are studied using the first principle density functional method. The lattice parameters, elastic constants, bulk and shear moduli, density of states, band structures and charge densities of BaHfO3 and SrHfO3 are calculated after structural relaxation. The calculation results show that both BaHfO3 and SrHfO3 are indirect semiconductors with relatively higher bulk moduli. In the unit cell, the ionic bond is formed between Sr (Ba) atom and HfO3, while the covalent bond is formed between Hf atom and O atom.

Keywords:
first principle /

perovskite structure /

bulk modulus /

valence-bond
作者及机构信息
宇霄¹,

罗晓光²,

陈贵锋¹,

沈俊¹,

李养贤¹

(1)河北工业大学材料学院，天津 300130; (2)燕山大学材料科学与工程学院，秦皇岛 066004

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50472034)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20050080006)资助的课题.
Authors and contacts
Yu Xiao¹,

Luo Xiao-Guang²,

Chen Gui-Feng¹,

Shen Jun¹,

Li Yang-Xian¹

(1)河北工业大学材料学院，天津 300130; (2)燕山大学材料科学与工程学院，秦皇岛 066004
参考文献

施引文献

[1]	彭淑平, 黄旭东, 刘乾, 任鹏, 伍丹, 范志强. 二噻吩硼烷异构体分子结构测定的第一性原理研究. 物理学报, 2023, 72(5): 058501. doi: 10.7498/aps.72.20221973
[2]	周嘉健, 张宇文, 何朝宇, 欧阳滔, 李金, 唐超. 二维SiP₂同素异构体结构预测及其电子性质的第一性原理研究. 物理学报, 2022, 71(23): 236101. doi: 10.7498/aps.71.20220853
[3]	龚凌云, 张萍, 陈倩, 楼志豪, 许杰, 高峰. Nb⁵⁺掺杂钛酸锶结构与性能的第一性原理研究. 物理学报, 2021, 70(22): 227101. doi: 10.7498/aps.70.20211241
[4]	付现凯, 陈万骐, 姜钟生, 杨波, 赵骧, 左良. Ti₃O₅弹性、电子和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(20): 207301. doi: 10.7498/aps.68.20190664
[5]	朱立峰, 潘文远, 谢燕, 张波萍, 尹阳, 赵高磊. 缺陷离子调控对BiFeO₃-BaTiO₃基钙钛矿材料的铁电光伏特性影响. 物理学报, 2019, 68(21): 217701. doi: 10.7498/aps.68.20190996
[6]	刘飞, 文志鹏. Zr, Nb, V在α-Fe(C)中的占位、电子结构及键合作用的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(13): 137101. doi: 10.7498/aps.68.20182282
[7]	胡洁琼, 谢明, 陈家林, 刘满门, 陈永泰, 王松, 王塞北, 李爱坤. Ti3AC2相（A = Si，Sn，Al，Ge）电子结构、弹性性质的第一性原理研究. 物理学报, 2017, 66(5): 057102. doi: 10.7498/aps.66.057102
[8]	刘博, 王煊军, 卜晓宇. 高压下NH4ClO4结构、电子及弹性性质的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(12): 126102. doi: 10.7498/aps.65.126102
[9]	范开敏, 杨莉, 孙庆强, 代云雅, 彭述明, 龙兴贵, 周晓松, 祖小涛. 六角相ErAx (A=H, He)体系弹性性质的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(11): 116201. doi: 10.7498/aps.62.116201
[10]	周平, 王新强, 周木, 夏川茴, 史玲娜, 胡成华. 第一性原理研究硫化镉高压相变及其电子结构与弹性性质. 物理学报, 2013, 62(8): 087104. doi: 10.7498/aps.62.087104
[11]	梁培, 刘阳, 王乐, 吴珂, 董前民, 李晓艳. 表面悬挂键导致硅纳米线掺杂失效机理的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(15): 153102. doi: 10.7498/aps.61.153102
[12]	杨则金, 令狐荣锋, 程新路, 杨向东. Cr2MC(M=Al, Ga)的电子结构、弹性和热力学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(4): 046301. doi: 10.7498/aps.61.046301
[13]	范开敏, 杨莉, 彭述明, 龙兴贵, 吴仲成, 祖小涛. 第一性原理计算α-ScDx(D=H,He)的弹性常数. 物理学报, 2011, 60(7): 076201. doi: 10.7498/aps.60.076201
[14]	余本海, 刘墨林, 陈东. 第一性原理研究Mg2 Si同质异相体的结构、电子结构和弹性性质. 物理学报, 2011, 60(8): 087105. doi: 10.7498/aps.60.087105
[15]	李世娜, 刘永. Cu3N弹性和热力学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(10): 6882-6888. doi: 10.7498/aps.59.6882
[16]	李晓凤, 姬广富, 彭卫民, 申筱濛, 赵峰. 高压下固态Kr弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理计算. 物理学报, 2009, 58(4): 2660-2666. doi: 10.7498/aps.58.2660
[17]	王娜, 唐壁玉. L12型铝合金的结构、弹性和电子性质的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(13): 230-S234. doi: 10.7498/aps.58.230
[18]	彭丽萍, 徐凌, 尹建武. N掺杂锐钛矿TiO2光学性能的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(3): 1585-1589. doi: 10.7498/aps.56.1585
[19]	潘志军, 张澜庭, 吴建生. CoSi电子结构第一性原理研究. 物理学报, 2005, 54(1): 328-332. doi: 10.7498/aps.54.328
[20]	段苹, 谈国太, 戴守愚, 陈正豪, 周岳亮, 吕惠宾. 钙钛矿结构La0.9Sb0.1MnO3的庞磁电阻性质. 物理学报, 2003, 52(8): 2061-2065. doi: 10.7498/aps.52.2061

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物理学报. 2007, 56(9): 5366-5370.

doi: 10.7498/aps.56.5366.

第一性原理计算XHfO3(X=Ba, Sr)的结构、弹性和电子特性

1. (1)河北工业大学材料学院，天津 300130; (2)燕山大学材料科学与工程学院，秦皇岛 066004

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50472034)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20050080006)资助的课题.

收稿日期: 2006-12-06
修回日期: 2007-02-02
刊出日期: 2007-09-20

摘要: 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了钙钛矿结构的BaHfO3和SrHfO3的基态性质，包括优化后的晶格常数、弹性常数、体弹性模量、剪切模量、态密度、能带结构和电荷密度.计算结果表明BaHfO3和SrHfO3具有比较大的体弹性模量，它们都是间接带隙的半导体材料，Ba或Sr原子与HfO3基团之间形成的化学键主要是离子键，而Hf原子与O原子之间形成的主要是共价键.

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(1)河北工业大学材料学院，天津 300130; (2)燕山大学材料科学与工程学院，秦皇岛 066004

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English Abstract

First principle calculation of structural, elastic and electronic properties of XHfO3(X=Ba, Sr)

1. (1)河北工业大学材料学院，天津 300130; (2)燕山大学材料科学与工程学院，秦皇岛 066004

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