铋层状共生结构铁电体Bi₇Ti₄NbO₂₁的第一性原理计算

刘峰^1,2，陆毅青¹，李永祥¹

1. 中国科学院上海硅酸盐研究所,无机功能材料与器件重点实验室2. 中国科学院大学

摘 要：铋层状共生结构铁电体Bi7Ti4NbO21具有天然的超晶格结构。采用基于密度泛函（DFT）的第一性原理计算对Bi7Ti4NbO21及其相关化合物进行了研究。计算得到Bi7Ti4NbO21的生成焓为-56.21 eV,带隙为0.796 eV,而对于组成单元Bi3TiNbO9和Bi4Ti3O12,生成焓分别为-30.72和-43.32 eV,带隙分别为2.535和2.436 eV。分析表明,共生结构Bi7Ti4NbO21相对于同组分的组成单元处于热力学亚稳态,其钙钛矿层是电子电导的主要影响因素,带隙相对于组成单元减小也是源于钙钛矿层的导带底的下移。

关键词：Bi7Ti4NbO21;共生结构铁电体;第一性原理;生成焓;带隙;