Nghiên cứu ab initio trong PbZrO $$_3$$ điện trở dị hướng: các tính chất cấu trúc và dao động

The European Physical Journal Plus - Tập 136 - Trang 1-19 - 2021
Safari Amisi1,2
1Laboratoire de Physique des Solides et des Interfaces, Institut Supérieur Pédagogique de Bukavu, Bukavu, Democratic Republic of the Congo
2Physique Théorique des Matériaux, Université de Liège, Sart Tilman, Belgium

Tóm tắt

Thông qua các tính toán dựa trên nguyên lý đầu tiên, chúng tôi điều tra các tính chất cấu trúc và dao động của PbZrO $$_3$$. Bắt đầu từ pha perovskite lập phương đối xứng cao, mà các đường phân tán phonon được báo cáo là có nhiều nhánh không ổn định, chúng tôi xác định một số đặc điểm nội tại quan trọng cho phép dự đoán các vật liệu có xu hướng phát triển hành vi điện trở dị hướng. Chúng tôi xác nhận vai trò quan trọng của các chế độ chống biến dạng R trong việc ngưng tụ pha điện trở dị hướng quan sát được, thông qua một sự kết hợp bilinear hợp tác, và gần nhất với trạng thái điện cực. Công trình của chúng tôi chỉ ra rằng, xét tất cả các giếng tiềm năng quan trọng của chúng, không có chế độ cá nhân nào ngưng tụ lại loại bỏ tất cả chế độ khác và rằng chính sự kết hợp của chúng đóng vai trò then chốt trong việc ngưng tụ trạng thái mặt đất của zirconat chì, và những sự kết hợp này sẽ giải thích lý do tại sao các pha Pbam và R3c lại gần nhau về năng lượng trong việc thúc đẩy chuyển tiếp bậc nhất.

Từ khóa

#PbZrO3 #điện trở dị hướng #cấu trúc #dao động #tính toán nguyên lý đầu tiên

Tài liệu tham khảo

E. Sawaguchi, H. Maniwa, S. Hoshino, Phys. Rev. 83, 1078 (1951). https://doi.org/10.1103/PhysRev.83.1078 G. Shirane, E. Sawaguchi, Y. Takagi, Phys. Rev. 84, 476 (1951). https://doi.org/10.1143/JPSJ.7.336 B.A. Scott, G. Burns, J. Am. Ceram. Soc. 55, 331 (1972). https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1972.tb11303.x H. Fujishita, Y. Shiozaki, N. Achiwa, E. Sawaguchi, J. Phys. Soc. Jpn. 51, 3583 (1982). https://doi.org/10.1143/JPSJ.51.3583 A.M. Glazer, K. Roleder, J. Dec, Acta Cryst. B 49, 846 (1993). https://doi.org/10.1107/S0108768193005129 K. Roleder, M. Maglione, M.D. Fontana, J. Dec, J. Phys. Condens. Matter 8, 10669 (1996). https://doi.org/10.1088/0953-8984/8/49/051 N. Sicron, Y. Yacoby, E.A. Stern, F. Dogan, J. Phys. IV France 7, C2-1047 (1997). https://doi.org/10.1051/jp4:19972134 D.L. Corker, A.M. Glazer, J. Dec, K. Roleder, R.W. Whatmore, Acta Cryst. B 53, 135 (1997). https://doi.org/10.1107/S0108768196012414 K. Roleder, I. Jankowska-Sumara, G.E. Kugel, M. Maglione, M.D. Fontana, J. Dec, Phase Transitions 71, 287 (2000). https://doi.org/10.1080/01411590008209310 T. Ostapchuk et al., J. Phys. Condens. Matter 13, 2677 (2001). https://doi.org/10.1088/0953-8984/13/11/322 H. Fujishita, S. Hoshino, J. Phys. Soc. Jpn. 53, 226 (1984). https://doi.org/10.1143/JPSJ.53.226 V.J. Tennery, J. Am. Ceram. Soc. 49, 483 (1966). https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1966.tb13304.x H. Fujishita, J. Phys. Soc. Jpn. 61, 3606 (1992). https://doi.org/10.1143/JPSJ.61.3606 H. Fujishita, S. Katano, J. Phys. Soc. Jpn. 66, 3484 (1997). https://doi.org/10.1143/JPSJ.66.3484 D.J. Singh, Phys. Rev. B 52, 12559 (1995). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.52.12559 U.V. Waghmare, K.M. Rabe, Ferroelectrics 194, 135 (1997). https://doi.org/10.1080/00150199708016088 J. Baedi, S.M. Hosseini, A. Kompany, E. Attaran Kakhki, Phys. Stat. Sol. B 245, 2572 (2008). https://doi.org/10.1002/pssb.200743493 G. Pilania, D.Q. Tan, Y. Cao, V.S. Venkataramani, Q. Chen, R. Ramprasad, J. Mater. Sci. 44, 5249 (2009). https://doi.org/10.1007/s10853-009-3465-0 D.J. Singh, Ferroelectrics 194, 299 (1997). https://doi.org/10.1080/00150199708016101 S. Teslic, T. Egami, Acta Cryst. B 54, 750 (1998). https://doi.org/10.1107/S0108768198003802 F. Jona, G. Shirane, F. Mazzi, R. Pepinsky, Phys. Rev. 105, 849 (1957). https://doi.org/10.1103/PhysRev.105.849 G.A. Samara, Phys. Rev. B 1, 3777 (1970). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.1.3777 X. Dai, J.-F. Li, D. Viehland, Phys. Rev. B 51, 2651 (1995). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.51.2651 H. Liu, B. Dkhil, Zeit. Kristallogr. 226, 163 (2011). https://doi.org/10.1524/zkri.2011.1336 A.M. Glazer, Acta Cryst. B 28, 3384 (1972). https://doi.org/10.1107/S0567740872007976 A.M. Glazer, Acta Cryst. A 31, 756 (1975). https://doi.org/10.1107/S0567739475001635 P.M. Woodward, Acta Cryst. B 53, 44 (1977). https://doi.org/10.1107/S0108768196012050 B. Xu, O. Hellman, L. Bellaiche, Phys. Rev. B 100, 020102(R) (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.020102 J. Íñiguez, M. Stengel, S. Prosandeev, L. Bellaiche, Phys. Rev. B 90, 220103(R) (2014). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.90.220103 R. Kagimura, D.J. Singh, Phys. Rev. B 77, 104113 (2008). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.77.104113 J. Hlinka et al., Phys. Rev. Lett. 112, 197601 (2014). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.197601 K. M. Rabe, in Functional Metal Oxides: New Science and Novel Applications, ed. by S. Ogale and V. Venkateshan (Wiley, Hoboken, NJ, 2013) X. Gonze et al., Comput. Mat. Science 25, 478 (2002) https://doi.org/10.1016/S0927-0256(02)00325-7et al (2005) X. Gonze et al., Zeit. Kristallogr. 220, 558 (2005). https://doi.org/10.1524/zkri.220.5.558.65066 X. Gonze et al., Comput. Phys. Commun. 180, 2582 (2009). https://doi.org/10.1016/j.cpc.2009.07.007 http://www.abinit.org Z. Wu, R.E. Cohen, Phys. Rev. B 73, 235116 (2006). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.235116 http://opium.sourceforge.net/ X. Gonze, C. Lee, Phys. Rev. B 55, 10355 (1997). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.55.10355 H. T. Stokes, D. M. Hatch, B. J. Campbell, ISODISTORT, ISOTROPY Software Suite, iso.byu.edu. http://stokes.byu.edu/isotropy.html D. Orobengoa, C. Capillas, M.I. Aroyo, J.M. Perez-Mato, J. Appl. Cryst. A 42, 820–833 (2009) B.J. Campbell, H.T. Stokes, D.E. Tanner, D.M. Hatch, J. Appl. Cryst. 39, 607 (2006) R.D. King-Smith, D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 49, 5828 (1993). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.49.5828 E. Sawaguchi, J. Phys. Soc. Jpn. 8, 615 (1953). https://doi.org/10.1143/JPSJ.8.615 S. Aoyagi, Y. Kuroiwa, A. Sawada, H. Tanaka, E. Nishibori, M. Takata, M. Sakata, J. Phys. Soc. Jpn. 71, 2353–2356 (2002). https://doi.org/10.1143/jpsj.71.2353 R.I. Eglitis, M. Rohlfing, J. Phys. Condens. Matter 22, 415901 (2010). https://doi.org/10.1088/0953-8984/22/41/415901 Yu.F. Zhukovskii, E.A. Kotomin, S. Piskunov, D.E. Ellis, Solid State Commun. 149, 1359 (2009). https://doi.org/10.1016/j.ssc.2009.05.023 H. Fujishita, Y. Ishikawa, S. Tanaka, A.O. Sawaguchi, S. Katano, J. Phys. Soc. Jpn. 72, 1426 (2003). https://doi.org/10.1143/JPSJ.72.1426 M.D. Johannes, D.J. Singh, Phys. Rev. B 71, 212101 (2005). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.71.212101 W. Zhong, R.D. King-Smith, D. Vanderbilt, Phys. Rev. Lett. 72, 3618 (1994). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.72.3618 B.K. Mani, S. Lisenkov, I. Ponomareva, Phys. Rev. B 91, 134112 (2015). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.134112 E. Cockayne, K.M. Rabe, J. Phys. Chem. Solids 61, 305 (2000). https://doi.org/10.1016/S0022-3697(99)00298-X P. Tolédano, D.D. Khalyavin, Phys. Rev. B 99, 024105 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.024105 S. Amisi, E. Bousquet, K. Katcho, Ph. Ghosez, Phys. Rev. B 85, 064112 (2012). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.064112 G.A. Samara, T. Sakudo, K. Yoshimitsu, Phys. Rev. Lett. 35, 1767 (1975). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.35.1767 M. Ghita, M. Fornari, D.J. Singh, S.V. Halilov, Phys. Rev. B 72, 054114 (2005). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.054114 https://www.ulg.ac.be/cms/c_3826073/fr/nic4, http://www.ceci-hpc.be/