Structural, elastic and optoelectronic properties of inorganic cubic FrBX3 (B = Ge, Sn; X = Cl, Br, I) perovskite: the density functional theory approach
无机金属卤化物立方钙钛矿半导体在光伏和光电子器件的工业应用中变得更加流行。在各种钙钛矿中，无铅材料由于其对环境的无毒作用而目前被探索得最多。本研究采用第一性原理密度泛函理论（DFT）计算方法研究了无铅立方钙钛矿材料FrBX 3（B = Ge，Sn; X = Cl，Br，I）的结构、电子、光学和力学性质。发现这些材料具有直接带隙能量和机械相稳定性的半导体行为。所观察到的带隙的变化解释的基础上的取代的阳离子和阴离子坐在B和X-网站的FrBX 3化合物。高吸收系数、低反射率和高光学传导性使得这些材料适合于光伏和其它光电子器件应用。观察到在B位中含有Ge（锗）的材料比含有Sn的材料具有更高的光吸收和电导率。系统的电子，光学和机械性能的分析表明，在所有的钙钛矿材料，FrGeI 3将是一个潜在的候选人的光电应用。含放射性元素Fr的钙钛矿FrGeI 3可在核医学和诊断（例如X射线成像技术）中具有应用。
2022-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Second Neighbor Electron Hopping and Pressure Induced Topological Quantum Phase Transition in Insulating Cubic Perovskites
超导体结构是适合表现拓扑绝缘体相的五种对称族之一。然而，在这种结构中稳定的卤化物和氧化物都没有表现出相同的性质。通过对立方钙钛矿结构（$_3$ ; X = Cl，Br，I）的密度泛函计算，预测了均匀压缩下的能带绝缘体- Dirac半金属-拓扑绝缘体相变.借助于Slater-Koster紧束缚哈密顿量，我们表明，除了价电子数，这些钙钛矿的能带拓扑结构由涉及Sn-{s，p}轨道之间的电子跳跃的五个参数决定。这些参数随压力单调增加，逐渐将正带隙转变为负带隙，从而实现量子相变。通过对Bi基氧化物钙钛矿能带拓扑结构的研究，建立了相变机制的普遍性。卤化物对压力的动力学稳定性加强了实验的相关性。
2018-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Band offsets in heterojunctions between cubic perovskite oxides
从第一性原理计算了钛酸盐、锆酸盐和钛酸盐之间具有立方钙钛矿结构的九个异质结的能带偏移。应变接触氧化物的能量结构，多体校正的带边的位置（GW近似计算），和分裂的导带所产生的自旋轨道相互作用的影响，一贯考虑。结果表明，忽略多体效应可能导致错误的带偏移的测定高达0.36 eV。证明了通常用于确定异质结能带偏移的传递性规则的失效，并解释了其原因。
2014-01-06 cond-mat.mtrl-sci
$\textit{Ab initio}$ anharmonic thermodynamic properties of cubic CaSiO$_3$ perovskite
本文采用$\textit{ab initio}$方法研究了立方相钙钛矿结构CaSiO $_3$（CaPv）在下地幔压力和温度范围内的热力学性质。我们计算整个布里渊区的非谐声子色散利用声子准粒子的方法，其特征在于声子频率的固有温度依赖性，并在原则上，捕获完整的非谐性。这种温度依赖性的声子色散被用来计算$\textit{ab initio}$自由能的热力学极限（$N \rightarrow \infty$）内的声子气体模型的框架。精确的自由能计算使我们能够研究立方CaPv的热力学性质和热状态方程，其中非谐效应被证明。本方法为探索高温高压下强非谐材料的相界、热力学和热弹性性质提供了一种重要的理论方法。
2020-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Effect of pseudo-cubic (111)-oriented orthorhombic substrate facets on perovskite oxide thin film synthesis
利用不同衬底面的应变工程技术来调节钙钛矿氧化物薄膜的功能特性是很有希望的。通过选择面，可以定制用于外延界面的不同表面对称性和化学键方向。本文报道了DyScO3、GdScO3和NdGaO3的准立方（111）取向斜方晶衬底的制备。正交晶面（011）o或（101）o（两者都对应于伪立方（111）pc）的选择分别给出具有单或双（111）pc层平台台阶高度的邻近表面，影响随后的薄膜生长。正交晶系的LaFeO3在（101）o面上的外延揭示了交替的（111）pc层之间的区别，在生长期间和之后。观察到的差异解释的基础上的氧八面体倾斜模式相对于两个正交（111）pc表面。斜方晶系钙钛矿氧化物中的这种稳健的结构细节使得能够通过多面体连接性控制和外延界面处的阳离子配位来利用不同的（111）pc晶面进行性质工程。
2020-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Physical Properties of the Sodium-Based Cubic Fluoro-Perovskites: NaBF$_3$ (B= Ca, Mg or Zn): DFT and TDDFT Studies
本研究采用DFT（含mBJ-GGA、GGA-PBE近似及模守恒赝势）与TDDFT方法，系统探究钠基立方氟钙钛矿NaBF₃（B为Ca、Mg、Zn）的结构、电子及激发态光学性质。
2024-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Stability Trend of Tilted Perovskites
具有原型立方相ABX 3的卤化物钙钛矿经历伴随着角共享BX 6八面体的刚性旋转的各种相变。利用第一性原理密度泛函理论计算，我们对十八种卤化物钙钛矿ABX 3（A = Cs，Rb，K; B= Pb，Sn; X= I，Br，Cl）中所有可能的八面体倾斜进行了全面的研究，发现稳定化能，即立方相和最稳定倾斜相之间的能量差，与容差因子t线性相关。此外，倾斜能量，即立方相和各种倾斜相之间的能量差，与原子填充分数（Δη）的变化线性相关，证实了原子填充分数作为稳定性描述符（t+μ）η的一部分的重要性，这在我们之前的工作中提出[JACS 139，14905（2017）]。我们进一步证明，在η、μ、t和t+μ的描述符候选者中，（t+μ）η仍然是倾斜钙钛矿的最佳稳定性描述符，将先前提出的稳定性趋势从立方相扩展到一般钙钛矿中的倾斜相。
2018-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Giant orbital diamagnetism of three-dimensional Dirac electrons in Sr$ _3$PbO antiperovskite
在狄拉克半金属中，当费米能级接近狄拉克点时，理论上已经知道带间混频会产生巨大的轨道抗磁性。在Bi $ _{1-x}$ Sb $ _x$和其他狄拉克半金属中，磁化率$χ$的抗磁性增强已被观察到，并被解释为这种巨轨道抗磁性的表现。然而，实验证明它们的轨道起源仍然具有挑战性。立方反钙钛矿Sr $ _3$ PbO是一个三维狄拉克电子系统，并显示出巨大的抗磁性在$χ$在其他狄拉克半金属。本研究利用$ ^{207}$的Pb核磁共振测量来探讨抗磁性的微观起源。通过对不同空穴密度样品的奈特位移$K$随$χ$的变化以及弛豫速率$T_1^{-1}$的分析，成功地分离了$K$中的自旋分量和轨道分量.结果表明，Sr $ _3$ PbO的抗磁性增强源于Dirac电子的轨道贡献，这与巨轨道抗磁性理论完全一致.
2020-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The polymorphous nature of cubic halide perovskites
人们早就知道，许多卤化物和氧化物钙钛矿可以具有非理想的八面体，显示出倾斜、旋转和金属原子位移。还已知的是，在低温下具有单一结构基序（“单态结构”）的化合物在较高温度下可能变得无序，从而导致非理想的八面体作为熵效应。这里所示的是，在许多立方卤化物钙钛矿和一些氧化物化合物中，不同的低对称性八面体（“多晶型网络”）的分布已经从系统内能的最小化中出现，即，它们代表了化学键合的固有的、优选的低温模式。热无序效应在升高的温度下在这种低温多晶型网络的顶部上积累。与单态对应物相比，多晶型网络具有较低的预测总能量（增强的稳定性），较大的带隙和介电常数，现在主要由离子部分，并同意更密切地与观察到的对分布函数。从X射线衍射推导出的标称立方钙钛矿（Pm-3 m）结构实际上是宏观平均的高对称性配置，其不应用于模拟电子性质，因为后者反映了低对称性局部配置。
2020-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of SrTiO3 perovskite using semi-local and hybrid first principles density functional theory
采用密度泛函理论方法，在PBE和HSE水平上研究了钛酸锶钙钛矿的晶格常数。该研究已经在所有3个现有的相，即立方相，正交相和四方相，然而，到目前为止，实验细节仅适用于立方相。
2021-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of cubic-tetragonal phase transition in KNbO$_3$ perovskite
用冷中子非弹性散射方法研究了立方相KNbO $_3$的振动谱低能部分。除了声学声子，我们观察到强烈的漫散射，其中包括两个组件。第一个是准静态的，并且具有与温度无关的强度。第二个组成部分出现准弹性散射的中子谱表明一个动态的起源。从非弹性数据的分析，我们得出结论，准弹性分量和声学声子相互耦合。随着温度接近T $_C$，与准弹性分量相关的磁化率增加。
2004-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Cation modified A2(Ba, Sr, and Ca)ZnWO6 cubic double perovskites: A theoretical study
采用基于密度泛函理论（DFT）的全势缀加平面波方法（FP-LAPW），结合GGA和mBJ交换关联势，对立方双钙钛矿结构A2 ZnWO 6（A = Ba，Sr和Ca）进行了研究.利用键长和总能量研究了结构的鲁棒性和稳定性。能带结构和态密度表明这些立方双钙钛矿都是间接宽带隙半导体。用mBJ（GGA）交换关联势计算了Ba_2ZnWO_6体系的禁带宽度为3.90 eV（2.97 eV），Ca_2ZnWO_6体系的禁带宽度为3.40 eV（2.8 eV）.我们的研究表明，阳离子位点修饰对物理和电子性质有很强的影响，与结构的鲁棒性。在碱金属阳离子位，Ba的晶格常数从8.19埃减小到7.9埃，电子带隙的变化遵循共同的阳离子规律。的电荷密度显示增强本地化的电荷附近的锌和氧的网站，增加碱金属阳离子的原子半径。此外，我们还讨论了A位阳离子改性对A2 ZnWO 6双钙钛矿的介电和光学性能的影响。
2017-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic stabilization of perovskites at elevated temperatures: A comparison between cubic BaFeO$_{\textbf{3}}$ and vacancy-ordered monoclinic BaFeO$_{\textbf{2.67}}$
在$\textit{ab initio}$框架下研究了有序空位对钙钛矿动态稳定性的影响，重点研究了立方BaFeO $_{3}$（$Pm\bar{3}m$）和空位有序单斜BaFeO $_{2.67}$（$P2_{1}/m$）.谐波近似表明，这两种结构在0 K时都是动态不稳定的。对于单斜结构，不稳定性与有序空位附近的Fe配位四面体的旋转畸变有关。$\textit{Ab initio}$分子动力学模拟结合引入的结构描述符表明，这两种结构是稳定的高于130 K。我们的研究结果表明，有序的空位不显着改变的临界温度下，Ba $-$ Fe $-$ O钙钛矿是动态稳定。此外，强非谐性的空位有序结构高于其临界温度揭示了一个显着的不对称的轨道附近的有序空位的O阴离子。
2022-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement in physical properties of Pb-Based Perovskite Oxides ($PbGeO_{3}$): Ab initio Calculation
在本文中，立方$PbGeO_{3}$钙钛矿氧化物的电子，结构，热力学和弹性性能的介绍和计算使用WIEN 2K代码。的结构性能进行了评估，他们是在良好的理论和实验数据一致。声子色散表明立方$PbGeO_{3}$钙钛矿是动态稳定的。此外，$PbGeO_{3}$的电子性质显示出开口带隙能量，这意味着具有等于$1.67 eV$的间接带隙的半导体行为。此外，所获得的立方$PbGeO_{3}$的弹性常数满足Born的力学稳定性准则，这表明我们的化合物表现为一种稳定的韧性材料。使用Gibbs $2$软件包研究了温度-压力对热力学参数的影响。最后，基于所获得的立方$PbGeO_{3}$钙钛矿性质的结果，我们假设该化合物将具有潜在的应用。
2023-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Probing the Disorder inside the Cubic Unit Cell of Halide Perovskites from First-Principles
卤化物钙钛矿的有限温度原子结构与其平均几何形状的强烈偏差可能对光电和其他器件相关性能产生深远影响。然而，对这些结构波动及其后果的详细机械理解仍然受到实验和理论挑战的限制，这些挑战涉及表征强非谐振动特性及其对其他特性的影响。我们克服了这些挑战中的一些振动之间发生的相互作用，在原型立方CsPbBr $_3$的原子的理论表征。基于第一性原理分子动力学计算的研究发现，相邻Cs-Br原子的运动是互锁的，这表现为最可能的Cs-Br距离明显短于从理想立方结构推断的距离。这种形式的动态Cs-Br耦合与发生在局部和动态无序能量景观的Br运动的非常浅的动态势阱相吻合。我们揭示了一个有趣的动力学耦合机制内的立方CsPbBr $_3$的名义单位晶胞的原子和量化的重要的局部结构波动的原子尺度上。
2022-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous Octahedral Tilting in the Cubic Inorganic Caesium Halide Perovskites CsSnX$_3$ and CsPbX$_3$ (X = F, Cl, Br, I)
许多钙钛矿结构材料的局部晶体结构偏离平均空间群对称性。我们证明，从晶格动力学计算的基础上量子化学力常数，所有的铯铅和铯锡卤化物钙钛矿表现出振动不稳定性与八面体倾斜在其高温立方相。非谐双阱势被发现在所有的化合物的势垒范围从108至512毫电子伏的带边界声子模式。井深与容差因子和组合物的化学性质相关，但与虚谐波声子频率不成比例。我们提供了定量的热力学驱动力的见解，并区分动态和静态无序的基础上的势能景观。一个积极的带隙变形（光谱蓝移）伴随着结构的扭曲，与理解这些材料的性能在应用领域，包括太阳能电池和发光二极管的影响。
2017-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and photo absorption property of pseudo-cubic perovskites CH$_3$NH$_3$PbX$_3$ (X=I, Br) including van der Waals interaction
利用密度泛函理论，考虑vanderWaals（vdW）相互作用，研究了赝立方CH $_3$ NH $_3$ PbX $_3$（X=I，Br）的电子能带、态密度、载流子有效质量和光吸收系数.我们的计算结果证实了X=I（Br）在准立方$Pm$相中的直接带隙为1.49（1.92）eV，晶格常数为6.324（5.966）Ω，与实验结果吻合得很好，表明vdW修正的必要性。计算的X=I（Br）的光吸收系数在红色（橙色）处开始，在紫色（紫外）附近出现第一个峰，与实验结果基本一致。
2016-07-06 cond-mat.mtrl-sci
The effect of Non-centrosymmetricity on optical and electronic properties of cubic BaHfO$_{3}$ perovskite structure
采用基于网格的投影缀加波方法研究了非中心取向对电子和光学性质的影响。用改进的交换势和精确估计导数不连续性的GLLB-SC计算带隙与实验结果相似。BaHfO $_{3}$的铁电性随着晶格畸变的增加而增加。静态介电常数、折射率变化很小，与实验及其它结果吻合较好。吸收在可见光区达到最高峰，吸收系数随着光穿过BaHfO $_{3}$体而降低，这反过来又增强了激子性质。激子结合能增加晶格畸变网站。本文的研究结果对开发典型的钙钛矿型光电子器件性能具有重要意义。
2020-02-02 cond-mat.mtrl-sci
The inequivalent substitution on Ca site of cubic CaTiO3 perovskite for transparent conductive oxides from USPEX and DFT
通用结构预测器USPEX基于遗传进化算法，辅助探索不同浓度下Na+取代Ca 2+的最稳定结构，适用于p型透明导电氧化物应用。研究发现，NaCa的2个原子保持八面体堆积和立方相，没有氧空位的存在，但费米能级的电子损失导致进入价带，实现p型TCO的特征。而另一些则由于氧空位的补偿而保持绝缘体特性。用Al ~（3+）取代Ca ~（2+），使费米能级进入n型TCO的导带，具有四方相的对称性。计算了p型Ca_（0.75）Na_（0.25）TiO_3和n型Ca_（0.75）Al_（0.25）TiO_3的输运性质，发现p型Ca_（0.75）Na_（0.25）TiO_3由于其边缘的弯曲，迁移率更高。
2019-05-02 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of cubic perovskites SrMO_3 (M = Ti, V, Zr and Nb)
本文用全势线性缀加平面波（FLAPW）方法系统地研究了3d和4d过渡金属氧化物SrMO_3（M = Ti，V，Zr和Nb）的结构和电子性质的变化趋势。得到了优化的晶格参数、体模量、态密度、能带结构和电荷密度分布，并与已有的理论和实验数据进行了比较。O2 p-Md带之间的能隙随着体系的共价性从3d到4d基钙钛矿的降低而增加。Sr（Ti，Zr）O_3和Sr（V，Nb）O_3的电子构型与理想的“离子”构型有很大的差异，且这种差异随着d-p共价重叠的增加而增大。
2005-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Stress effects on vibrational spectra of a cubic hybrid perovskite: A probe of local strain
由于与制造衬底的热膨胀失配、多晶性或甚至光浸泡，在混合有机金属卤化物钙钛矿薄膜中可能产生不均匀的应变。测量这些空间变化的应变是困难的，但对于理解载流子迁移率，非辐射复合，降解和其他光电特性的影响至关重要。局部应变可以使用拉曼或红外显微镜使用振动频率的变化来映射。我们使用密度泛函理论研究单轴应变对伪立方甲基铵碘化铅（CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$）振动的影响，并确定最有利于局部应变映射的振动模式（86 cm $^{-1}$，97 cm $^{-1}$，1457 cm $^{-1}$和1537 cm $^{-1}$），并提供校准曲线。我们解释的起源，频率随应变的变化，使用动力学矩阵和模式特征向量分析和研究应变引起的结构变化。我们还计算模式Grüneisen参数，提供信息的非谐性和各向异性的负热膨胀最近报道的其他阶段。我们的研究结果为混合钙钛矿中的应变映射提供了基础，以进一步理解和控制应变，并提高稳定性和光伏性能。
2020-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of Surfaces States at Cubic Perovskite (001) Surfaces by CO${_2}$ Adsorption
采用第一性原理方法，详细研究了CO ${_2}$与六种立方晶系ABO ${_3}$钙钛矿（A = Ba，Sr，B = Ti，Zr，Hf）（001）表面的相互作用.我们表明，CO ${_2}$吸附的结果，在形成高度稳定的CO ${_3}$样的配合物具有相似的几何形状的所有研究的化合物。这种反应导致抑制的表面状态，打开的带隙的板系统到相应的体能量限制。对于大多数AO封端的ABO ${_3}$（001）钙钛矿表面，发现0.25的CO ${_2}$覆盖度足以完全抑制表面状态，而对于BO ${_2}$封端，仅在0.50的CO ${_2}$覆盖度下可以实现相同的效果。对于SrHfO ${_3}$（001）和BaHfO ${_3}$（001），发现AO终止表面之间的最大带隙调制，而对于SrTiO ${_3}$（001）和BaTiO ${_3}$（001），确定了BO ${_2}$终止之间的最深刻的影响。基于这些结果并考虑到与测量高电阻材料的电导率相关的实际困难，TiO ${_2}$封端的SrTiO ${_3}$（001）和BaTiO ${_3}$（001）被确定为化学电阻CO ${_2}$传感应用的最有前景的候选者。
2018-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Incipient magnetism in the cubic perovskites MgCNi3 and YBRh3: A comparison
利用密度泛函方法，我们研究了立方钙钛矿MgCNi_{3}和YBRh_{3}的初始磁性效应。我们的研究结果表明，（i）在平衡体积，MgCNi_{3}和YBRh_{3}合金保持顺磁性和（ii）在膨胀体积，只有YBRh_{3}显示出一个铁磁相的可能性与一个局部磁矩大于0.25 mu_{B}每个Rh原子。
2005-05-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Upward band gap bowing and negative mixing enthalpy in multi-component cubic halide perovskite alloys
Renewable and Sustainable Energy Institute, University of Colorado（科罗拉多大学可再生能源与可持续能源研究所）；Department of Materials Engineering, São Carlos School of Engineering, University of São Paulo（圣保罗大学圣卡洛斯工程学院材料工程系）
本文通过密度泛函理论发现，在四组分立方卤化物钙钛矿合金中，可同时实现负混合焓和向上带隙弯曲，为稳定合金设计提供新方向。
2026-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Limits of the phonon quasi-particle picture at the cubic-to-tetragonal phase transition in halide perovskites
针对连续相变软模过阻尼极限难观测的问题，提出基于模坐标与共轭动量弛豫时间的直观图像，经CsPbBr₃分子动力学模拟验证，发现其过阻尼区在相变温度以上延伸近200 K，并探究了软模跨相变的动力学变化。
2023-10-07 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput study of the static dielectric constant at high temperatures in oxide and fluoride cubic perovskites
利用有限温度声子计算和Lyddane-Sachs-Teller关系，我们从头计算了78种立方钙钛矿结构半导体氧化物和氟化物在1000 K下的静态介电常数。我们首先比较我们的方法与实验测量，我们发现，它成功地描述了一系列的氧化物BaTiO $_{3}$，SrTiO $_{3}$，KTaO $_{3}$的静态介电常数$ε_{DC}$的温度依赖性和相对有序。我们表明，在我们的高通量研究的框架中，非谐性对离子钳位介电常数，玻恩电荷和声子寿命的影响可以忽略不计。基于高温声子谱，我们发现在1000 K时，$ε_{DC}$在氧化物中的色散比在氟化物中的色散大一个数量级。我们显示的介电常数与简单的结构描述符的相关图，我们指出，$ε_{DC}$实际上是很好的相关性与无限频率的介电常数$ε_{\infty}$，即使在这些材料中的相变，其中$ε_{DC}$是强烈的温度依赖性。
2020-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of a new potential high-pressure structure of FeSiO$_3$
我们预测一个新的候选高温高压结构的FeSiO $_3$与空间群对称性Cmmm通过应用DFT+U内的进化算法，我们称之为后钙钛矿II（PPv-II）。详尽检索未发现其他具有ABO $_3$成分的竞争性候选结构。我们比较了FeSiO $_3$ PPv-II的X射线衍射（XRD）图谱与最近报道的（Fe，Mg）SiO $_3$的H-相的实验结果。PPV-II FeSiO $_3$的两个主要X射线衍射峰的强度和位置与H相的强度和位置相当。计算了Pv-II相的静态状态方程、焓变和体积模量，并与FeSiO $_3$的钙钛矿（Pv）相和后钙钛矿（Pv）相进行了比较。根据静态DFT+U计算的FeSiO $_3$的PPV-II相是不稳定的，比Pv和PPV相在低地幔压力条件下在0 K，并具有较高的体积。PPv-II可能是熵稳定的，并且可能是地球$'$的下地幔中的稳定相，与$α$ -PbO $_2$（铌铁矿结构）二氧化硅和钙钛矿共存，或者与镁氧硅石或铁方镁石共存，这取决于本体成分。
2014-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Ineffectiveness of Formamidine in Suppressing Ultralow Thermal Conductivity in Cubic Hybrid Perovskite FAPbI3
本研究通过第一性原理非谐晶格动力学与Wigner输运公式，揭示立方FAPbI3超低热导率主要源于[PbI3]1-单元而非有机FA+阳离子，并指出0 K非谐力常数会低估热导率。
2025-05-14 cond-mat.mtrl-sci
From anti-perovskite to double anti-perovskite: lattice chemistry basis for super-fast transportation of Li+ ions in cubic solid lithium halogen-chalcogenides
使用材料基因组方法的基础上的密度泛函理论，我们制定了一类新的无机电解质的快速扩散的Li+离子，通过微调的晶格化学的反钙钛矿结构。已经进行了系统的建模，以通过在硫属元素晶格位置（A）上合金化和卤素位置（X）的交替占据来阐述基于Li3AX的立方反钙钛矿中的结构稳定性和离子传输特性。除了通过适当指定晶格占有率来确定减少反钙钛矿相中Li+离子扩散势垒的有效方法外，目前的理论研究还发现并合成了具有双反钙钛矿结构的新相Li6OSI2（或Li3O0.5S0.5I）。这种新化合物对Li+扩散具有相当低的激活势垒，同时具有宽的能带隙以阻碍电子的传导。
2017-07-18 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Incipient geometric lattice instability of cubic fluoroperovskites
无机金属卤化物钙钛矿是下一代技术的有前途的材料，因为它具有许多独特的物理性质，其中许多在氧化物钙钛矿中无法观察到。另一方面，在无铅无机卤化物钙钛矿中寻找铁电性和多铁性仍然是一个具有挑战性的研究课题。在这里，我们的实验表明，立方氟钙钛矿表现出接近初期的铁电体，这表现在软化的低频极性声子在布里渊区中心在冷却。此外，我们还揭示了软化声子的简谐和非简谐力常数之间的耦合以及它们与钙钛矿容限因子的相关性。接下来，使用第一性原理计算，我们研究了立方氟钙钛矿的晶格动力学，并揭示了初始的晶格不稳定性，在该不稳定性处，低位置声子的谐波力常数趋于随着在布里渊区的所有高对称点处的容差因子的减小而减小。与公差因子的相关性表明观察到的初期晶格不稳定性在立方氟perovskites所造成的立体效应，由于体积填充的晶胞由不同半径的离子的几何起源。这些结果提供了对无机无铅金属卤化物钙钛矿的晶格动力学和潜在的铁电性质的见解，与进一步设计和合成新的多功能材料有关。
2021-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Competing structural instabilities in cubic perovskites
研究了立方钙钛矿化合物的反铁畸变不稳定性及其与铁电性的相互作用。我们的第一性原理计算表明，这两种不稳定性的共存是很常见的。我们开发了一个第一性原理的计划来研究这些化合物的热力学时，这两个不稳定性存在，并将其应用到SrTiO $_3$。我们发现，增加的压力增强的反铁电畸变不稳定性，而抑制铁电的。此外，一种不稳定性的存在往往会抑制另一种不稳定性。一个非常丰富的$P$ -- $T$相图结果。
1994-11-17 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Investigation of Crystal Structure of SrLa(FeTi)O6 and BaLa(FeTi)O6 Perovskites by Rietveld Refinement
最近报道的有序钙钛矿SrLa（FeTi）O 6和BaLa（FeTi）O 6的结构已重新使用Rietveld分析的粉末X射线衍射数据。我们的研究清楚地表明，早期的作者错误地报道了SrLa（FeTi）O 6的I4/m空间群中的四方结构和BaLa（FeTi）O 6的Fm 3 m空间群中的立方结构。SrLa（FeTi）O 6的Pnma空间群为正交晶系，BaLa（FeTi）O 6的Pm 3 m空间群为立方晶系。BaLa（FeTi）O_6不是有序的双钙钛矿结构，因为A位的Ba/La离子和B位的Fe/Ti离子的占位是无序的，导致了原始的立方晶胞，空间群为Pm_（3 m）。同样，SrLa（FeTi）O 6中Sr/La离子在A位的占位和Fe/Ti离子在B位的占位也是无序的，排除了有序的钙钛矿结构。
2015-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Maximally-localized Wannier functions in perovskites: Cubic BaTiO3
周期性结晶固体的电子基态通常用扩展的布洛赫轨道来描述;也可以用定域的瓦尼尔函数。这两种表示由酉变换族连接，具有很大程度的任意性。我们已经开发了一个本地化算法，允许一个迭代变换的扩展布洛赫轨道的第一性原理计算到一个独特的一组最大本地化的Wannier函数。我们在这里应用这种形式主义的情况下，立方钛酸钡。目的有两个。首先，一个本地化的轨道图片允许一个有意义的频带分解的整个布洛赫带复杂的。在钙钛矿中，这些Wannier函数集中在原子位置上，并清楚地显示s，p，d或混合字符。其次，由于Wannier函数的中心将极化场映射到局部点电荷上，因此基态介电性质变得容易获得。我们研究了BaTiO_3顺电相的玻恩有效电荷。我们不仅能够识别来自一组给定的频带的贡献，而且还能够识别来自组成这些组中的每一个的“原子”Wannier函数的单独贡献。
1998-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle interference on cubic perovskite oxide surfaces
利用扫描隧道显微镜首次在立方钙钛矿氧化物SrVO3（001）薄膜上观察到相干表面态。第一性原理计算支持观测到的原子尺度干涉图样和形成由dxy导出的表面态之间的直接联系。此外，我们表明，顶端的VO2平面上的顶端氧在控制所观察到的相干表面态的光谱权重中起着至关重要的作用。
2016-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of aging and Mn substitution on anisotropy of third generation piezoelectrics
我们预测一个新的候选高温高压结构的FeSiO $_3$与空间群对称性Cmmm通过应用DFT+U内的进化算法，我们称之为后钙钛矿II（PPv-II）。详尽检索未发现其他具有ABO $_3$成分的竞争性候选结构。我们比较了FeSiO $_3$ PPv-II的X射线衍射（XRD）图谱与最近报道的（Fe，Mg）SiO $_3$的“H-相”的实验结果。PPV-II FeSiO $_3$的两个主要X射线衍射峰的强度和位置与H相的强度和位置相当。计算了Pv-II相的静态状态方程、焓变和体积模量，并与FeSiO $_3$的钙钛矿（Pv）相和后钙钛矿（Pv）相进行了比较。根据静态DFT+U计算，FeSiO $_3$的PPV-II相在T=0 K的低地幔压力条件下比Pv和PPV相更不稳定，并且具有更高的体积。PPV-II可以是熵稳定的，并且可以是地球下地幔中的稳定相，与{α-PbO $_2$（铌铁矿结构）二氧化硅和钙钛矿共存，或者与镁氧硅石和/或铁方镁石共存，这取决于本体组成。
2017-09-08 cond-mat.mtrl-sci
The role of thermal fluctuations and vibrational entropy for the delta-to-alpha transition in hybrid organic-inorganic perovskites: the FAPbI3 case
FAPbI 3作为一种典型的有机-无机杂化钙钛矿材料，由于其具有适合于可见光吸收的禁带宽度和良好的热稳定性，引起了人们的广泛关注。FAPbI 3在商业上稳定的器件中使用的障碍是其在约300 K下不需要的黑色到黄色（非钙钛矿到钙钛矿，通常称为δ到α）相变。这种相变的内在机制远不清楚，仍然缺少对α相的详细结构描述。通过结合密度泛函理论（DFT）计算、晶格动力学分析和DFT分子动力学模拟，我们将α相分配给高度动态的四元相，高对称性立方结构作为系统势能景观中动态不稳定的最大值出现。我们证明计算衍射观察到的立方结构是平均的不同tetravel失真采样的实验检测时间尺度作为增强FA动态的结果，而不是一个静态系统的立方对称性。进一步的有限温度吉布斯自由能计算证实，δ-α转变应被认为是一个六边形到四角形的转变，而不是以前的六边形到立方分配。更重要的是，模拟表明，该过程的驱动力是振动熵差，而不是以前提出的转动熵。这些结果指出了α相的动力学性质、被忽视的四元结构的重要性以及振动熵在钙钛矿相关的相变中的关键作用，其利用对于ABX 3杂化有机-无机钙钛矿在商业应用中的成功吸收是至关重要的。
2022-01-14 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Study On The Electronic And Optical Properties Of Cubic ABX3 Halide Perovskites
用第一性原理计算系统地研究了ABX 3（A = Cs，CH 3 NH 3，NH 2 CHNH 2; B = Sn，Pb; X = Cl，Br，I）型化合物在立方相中的电子性质.发现这些化合物在R点处具有直接带隙，其价带顶为Bs-Xp耦合的反键态，导带底为Bp特征的非键态.研究了它们的性质随A、B、X的变化趋势，这对理解和优化这类太阳能电池材料具有重要意义。我们发现：（i）随着A的尺寸增加，ABX 3的带隙将增加;（ii）随着B从Sn到Pb变化，ABX 3的带隙将增加;以及（iii）随着X从Cl到Br到I变化，带隙将减小。我们通过分析它们的能带结构解释了这些趋势。此外，ABX 3化合物的光学性质进行了研究。我们的计算表明，考虑到自旋轨道耦合效应是至关重要的预测这些卤化物钙钛矿的准确的带隙。我们预测CH_3 NH_3SnBr_3是一种很有前途的太阳能电池吸收材料，具有理想的带隙和良好的光吸收。
2013-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Connection between Bandgap Evolution and Strains of Octahedron in non-Perovskite \b{eta}-MnO2 under pressure: A First Principle Study
由于八面体的旋转和畸变引起的晶格畸变是一个高度集中的现象，它对材料的带隙、磁性和光学性质等产生深刻的影响。金红石型\b{eta} -MnO 2是一种广泛应用的八面体非永磁材料。我们采用密度泛函理论（DFT）系统地研究了它的稳定性、电子结构、磁性结构以及0-100 GPa范围内的光学性质。研究发现，由于Mn-d态和O-p态的相互作用，Pnnm相的禁带宽度随着压力的增加而增大或缩小，这是由于键长和键角之间的竞争.在SiO_2，GeO_2，SnO_2和PbO_2的Pnnm相中也发现了相同的压力引起的带隙演化。Pnnm相和Pa-3相的八面体连接方式不同导致了有趣的压力诱导带隙扩大。在Pa-3相，禁带宽度可以通过压力调节到1.34eV，满足Shockley-Queisser极限。此外，两个高压相可以淬火到环境压力。加上其机械、光学和反铁磁特性，它确保了MnO 2作为光伏材料的应用，适用于所有工作条件和多用途。本研究拓展了MnO 2的应用范围，并提出了一些新的压致禁带扩大机理。
2020-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of the physical properties of cubic perovskite oxides $SrXO_3 \;(X =Sc,\; Ge,\; Si)$
采用密度泛函理论（DFT）和Wien 2k程序对立方钙钛矿氧化物$SrXO_3\; (X=Sc,\; Ge,\; Si)$的电学、光学和热电性质进行了研究。该代码基于不同的近似，如广义梯度近似GGA，PBESol，LDA，WC和修改的Becke-Johnson交换势（mBJ，nmBJ和unmBJ）。用PBEsol泛函计算了结构性质和优化结果，结果与实验结果吻合较好。利用nmBJ近似，详细分析了其电学、热电和光学等物理性质。结果表明，$SrSiO_3$和$SrGeO_3$具有开放能隙，$SrScO_3$具有金属行为.在可见光范围内观察到约为$94\%$至$97\%$的平均透射率。电导率随温度的增加证实了使用BolzTrap封装的热搅拌对载流子浓度的影响。最后，对$X=\; Ge$和$Si$的声子色散进行了研究，结果表明，$X=\; Ge$和$Si$的结构相对稳定，而$SrScO_3$的结构是动态不稳定的。这些结果证明了这些材料可以在传感器的光电子学的许多应用和制造中被利用的能力。
2022-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Tight-binding description of inorganic lead halide perovskites in cubic phase
针对无机卤化铅钙钛矿能带结构特性，提出基于sp3d5s*基组的标准经验紧束缚模型，实现了与DFT计算的高精度拟合，为低成本原子级模拟钙钛矿纳米结构提供了有效方法。
2021-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
How to cleave cubic perovskite oxides
针对立方钙钛矿氧化物缺乏制备明确体相终止表面方法的问题，提出一种应变辅助解理方法，经SrTiO₃优化并验证可用于多种该类材料，为获取其高质量表面提供了途径。
2024-08-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of internal friction on transformation twin dynamics in SrxBa1-xSnO3 perovskite
采用动态力学分析方法研究了钙钛矿结构SrxBa_（1-x）SnO_3（x= 0.6，0.8）中相变孪晶的动力学行为。这种材料在加热时经历从正交到四方和立方结构的相变。相变孪晶的机械损耗特征包括正交相和四方相中的弛豫和频率无关的峰，在立方相中没有观察到能量耗散。从弯曲能和各向异性能计算了双壁的宏观形状、取向和相对位移。根据畴壁的弯曲模式讨论了机械损耗角和弛豫时间的分布。
2007-09-27 cond-mat.mtrl-sci
First-principles anharmonic vibrational study of the structure of calcium silicate perovskite under lower mantle conditions
硅酸钙钙钛矿（CaSiO $_3$）是下地幔的主要矿物成分之一，但与更丰富的镁基材料相比，一直是相对较少工作的主题。与CaSiO $_3$相关的主要问题之一仍然是研究的主题，是它在下地幔条件下的晶体结构-通常接受立方Pm $\bar{3}$ m结构，但有些人认为较低对称性的结构可能是相关的。本文采用完全第一性原理振动自洽场方法对下地幔底部附近地热线上不同点的几个候选结构进行了高精度非谐振动计算，以研究立方结构和相关畸变结构的稳定性。我们的结果表明，立方体结构是最稳定的整个下地幔，这一结果是强大的对热膨胀的影响。
2019-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport in Sr3PbO antiperovskite with three-dimensional massive Dirac electrons
新的拓扑现象的三维（3D）狄拉克电子的预期。研究了立方${\rm Sr_{3}PbO}$反钙钛矿体系的磁输运性质，理论上认为该体系是一个3D重Dirac电子系统. Shubnikov-de Haas振荡和霍尔电阻率的测量表明存在低密度（$\sim 1 \times 10^{18}$ ${\rm cm^{-3}}$）的空穴，其回旋质量极小，为0.01-0.06 $m_{e}$。磁电阻$Δρ_{xx}(B)$与磁场$B$成线性关系，其大小与温度无关。这些结果与在${\rm Sr_{3}PbO}$中存在的三维重狄拉克电子完全一致。反钙钛矿的化学灵活性和我们在家族成员${\rm Sr_{3}PbO}$中的发现，指出它们作为探索奇异拓扑相的模型系统的潜力。
2018-07-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Versatile helimagnetic phases under magnetic fields in cubic perovskite SrFeO3
螺旋自旋织构是一种新型自旋相关输运现象的研究热点。我们报道了在高达42 T的磁场下，简单立方钙钛矿SrFeO 3中的丰富多样的非平凡的螺旋磁相。磁性和电阻率的测量表明，适当的螺旋自旋相提出的SrFeO3可以细分为至少五种有序相。在多临界点附近，一个非常规的异常霍尔效应被发现出现，并被解释为由于一个可能的长周期非共面自旋织构与标量自旋手征。
2011-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrons doped in cubic perovskite SrMnO3: isotropic metal versus chainlike ordering of Jahn-Teller polarons
具有立方钙钛矿结构的电子掺杂SrMnO 3单晶作为最典型的（轨道简并）双交换体系已被系统地研究，其基态在理论上仍有争议。当Ce取代Sr，电子掺杂量仅为1-2%时，在立方晶格中，自旋发生微小倾斜的G型反铁磁金属出现在基态，在此可能形成质量较大的Jahn-Teller极化子。然而，当电子掺杂量超过4%时，这种各向同性的金属就会被晶格畸变为四方晶系的绝缘体所取代，并伴随着准一维的3z^2-r^2轨道有序化和C型反铁磁性。这种稀释极化子的自组织可能反映了合作Jahn-Teller效应的关键作用，这种效应在最初的立方系统中最有效。
2010-10-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron correlations in cubic paramagnetic perovskite Sr(V,Mn)O$_{3}$ -- Results from fully self-consistent self-energy embedding calculations
在这项工作中，我们使用的自洽和守恒的自能量嵌入理论（SEET）的原型无畸变立方钙钛矿SrVO $_3$和SrMnO $_3$的光谱进行了研究。在强关联金属SrVO $_3$中，我们发现通常把$t_{2g}$轨道中-1.8eV处的卫星峰归属于Hund或Hubbard物理与我们的计算不一致。在强关联绝缘体SrMnO $_3$中，由于强关联轨道和弱关联环境之间的反馈效应，我们恢复了绝缘行为。我们的计算显示了系统的收敛的光谱特征的强相关轨道的空间被扩大，铺平了道路的相关钙钛矿的系统参数自由研究。
2021-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anharmonicity and Ultra-Low Thermal Conductivity in Lead-Free Halide Double Perovskites
无铅卤化物双钙钛矿类材料为解决与Pb的毒性和含铅卤化物钙钛矿的长期稳定性相关的问题提供了有希望的场所。我们提出了一个第一性原理研究的晶格振动Cs $_2$ AgBiBr $_6$，在这一类的原型化合物，并表明，Cs $_2$ AgBiBr $_6$的晶格动力学是高度非谐的，主要是关于倾斜的AgBr $_6$和BiBr $_6$八面体。使用的能量和温度依赖的声子谱函数，然后，我们展示了如何实验观察到的双到四相转变是由软声子分支的崩溃。我们最终揭示了Cs $_2$ AgBiBr $_6$的柔软性和非谐性产生了超低的热导率，出乎意料的高对称性立方结构。
2019-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic phase diagram of cubic perovskites SrMn_1-xFe_xO_3
我们结合穆斯堡尔谱和室温衍射数据的磁性和输运测量的结果，构建了新的立方钙钛矿锰氧化物SrMn_1-xFe_xO_3家族的磁相图。我们发现，轻，重Fe取代的材料的反铁磁有序，而中间取代导致自旋玻璃行为。在SrMn_（0.5）Fe_（0.5）O_3组分附近，这两种有序性共存，并相互影响。这种自旋玻璃行为可能是由Mn^4+与观测到的Fe^3+和Fe^5+离子之间竞争的铁磁和反铁磁相互作用引起的。
2003-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spontaneous flexoelectricity in cubic lead-halide perovskite MAPbBr$_3$
本研究通过光学与电荷输运测量发现，立方 MAPbBr$_3$ 中自发应变畴界面处的局域挠曲电极化是其优异光电性质的微观来源。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Negative-pressure-induced helimagnetism in ferromagnetic cubic perovskites Sr$_{1-x}$Ba$_{x}$CoO$_{3}$
螺旋磁性材料被认为是新型自旋电子学应用的前景。由于螺旋自旋顺序表现为竞争性磁交换相互作用的折衷，其出现受到晶格和相互作用几何形状所施加的独特约束的限制，例如具有大正交畸变的多铁性钙钛矿锰氧化物。在这里，我们表明，一个简单的立方钙钛矿SrCoO $_3$与室温铁磁性有可能主机helmagnetic顺序各向同性晶格膨胀。增加Sr $_{1-x}$ Ba $_x$ CoO $_3$中的Ba含量$x$连续地扩展立方晶格，最终抑制$x$ =0.4附近的铁磁有序，其中通过中子衍射测量观察到螺旋磁相关性作为无公度扩散磁散射。helimagnetism的出现是半定量再现的第一性原理计算，导致推测，一个简单的立方晶格与强大的$d$ - $p$杂化可以表现出各种各样的新的磁相来自竞争交换相互作用。
2018-08-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Role of host/guest coupling in stabilizing the phases of the over-tolerant hybrid perovskite MHyPbX3
该研究从主客体耦合视角解释杂化钙钛矿MHyPbX₃相变序列的组分依赖性，通过第一性原理计算和分子动力学模拟验证能量竞争机制，为预测其他杂化钙钛矿稳定相提供新思路。
2024-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Lattice dynamics and the nature of structural transitions in organolead halide perovskites
有机铅卤化物钙钛矿是一类有机-无机杂化化合物，其优异的光电性能近年来受到广泛关注。在这里，我们使用非弹性X射线散射来研究低能晶格激发在单晶的甲基铵，碘化铅和溴钙钛矿。我们的研究结果证实了位移的性质，从ε-到-tetraxite相变，这是进一步显示，使用中子和X-射线衍射，接近三临界点。最后，我们检测到准静态的破介纳米畴坚持以及高温立方相，可能是稳定的局部缺陷。这些研究结果揭示了这些材料的关键结构特性，也承担了重要的影响，在整个扩展的温度范围内的光伏应用相关的载流子动力学。
2016-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Cubic Double Perovskites Host Noncoplanar Spin Textures
具有非共面磁性结构的磁性材料在非平凡拓扑结构的驱动下可以表现出不同寻常的物理性质。拓扑活性态通常是多q结构，这是具有挑战性的稳定模型和材料中识别。在这里，我们使用非弹性中子散射实验表明，绝缘双钙钛矿Ba 2 YRuO 6和Ba 2LuRuO 6主机的面心立方晶格上的非共面3-q结构。我们的中子散射数据的定量分析表明，这些3-q状态是稳定的双二次相互作用。我们的研究确定了双钙钛矿作为一类非常有前途的材料，以实现拓扑磁性，阐明了这些材料中的3-q状态的稳定机制，并建立了粉末样品的中子光谱作为一种有价值的技术，以区分多q和单q状态，促进拓扑非平凡磁性材料的发现。
2023-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
