Ab initio computations of BaZrO3, CaTiO3, SrTiO3 perovskite as well as WO3 and ReO3 (001) surfaces

Анотація

Проведено ab initio розрахунки (001) поверхонь BaZrO₃, CaTiO₃, SrTiO₃, а також WO₃ і ReO₃, та проаналізовано їх систематичні тенденції. Згідно з проведеними гібридними ab initio DFT-HF розрахунками на (001) BO₂-обмежених поверхнях вивчених ABO₃ перовскітів, а також WO₃ і ReO₃ оксидів, усі іони верхнього шару зміщуються в середину кристала. Єдиним відхиленням від цієї тенденції є зміщення назовні кристала іона кисню зовнішнього шару на WO₂-обмежених (001) поверхнях WO₃ на величину + 0,42% від об’ємної сталої ґратки a₀. Навпаки, усі іони другого шару зміщуються в сторону поверхні за винятком іона кисню на (001) ReO₂- обмеженої поверхні ReO₃. Обчислені Γ–Γ щілини поверхневих енергетичних зон BaZrO₃, CaTiO₃, SrTiO₃, WO₃ і ReO₃ на (001) BO₂-обмежених поверхнях є завжди меншими за їхні відповідні об’ємні Γ–Γ заборонені зони. Заселеності хімічних зв’язків іонів B–O у перовскітах SrTiO₃, CaTiO₃ та BaZrO₃ є завжди меншими в об’ємі, ніж поблизу їх (001) BO₂-обмежених поверхонь. Навпаки, заселеності хімічних зв’язків іонів W–O та Re–O в WO та ReO₃ є дещо більшими в об’ємі (0,142e та 0,212e), ніж поблизу (001) WO₂- та ReO₂-обмежених поверхонь WO₃ та ReO₃ (0,108e та 0,170e). Проте заселеність хімічних зв’язків W–O та Re–O між іонами W та Re, розташованими у верхньому шарі, та іонами O, розташованими у другому шарі, на WO₂- та ReO₂-обмежених поверхнях (0,278e і 0,262e) є абсолютно найбільшою заселеністю зв’язків у кристалах WO₃ і ReO₃.