Comparative ab initio calculations of SrTiO3, BaTiO3, PbTiO3, and SrZrO3 (001) and (111) surfaces as well as oxygen vacancies

Анотація

Представлено та обговорено результати проведених ab initio розрахунків для перовскітів SrTiO₃, BaTiO₃, PbTiO₃ та SrZrO₃ (001) і (111) поверхонь за допомогою гібридного опису обміну та кореляції B3PW або B3LYP. Згідно з проведеними ab initio розрахунками для SrTiO₃, BaTiO₃, PbTiO₃ та SrZrO₃ (001) поверхонь, у більшості випадків атоми поверхневого шару релаксують всередину, а атоми другого шару релаксують угору. Поверхневі енергії SrTiO₃, BaTiO₃, PbTiO₃ та SrZrO₃ (001) для AO та BO₂ граничних поверхонь майже рівні. Навпаки, обчислені поверхневі енергії як для AO₃, так і для B граничних поверхонь (111) дуже відрізняються. Розраховані поверхневі енергії SrTiO₃, BaTiO₃, PbTiO₃ та SrZrO₃ (111) завжди значно більші за поверхневі енергії (001). Енергія ковалентного хімічного зв’язку SrTiO₃, BaTiO₃, PbTiO₃ та SrZrO₃ об’ємного Ti-O (Zr-O) збільшується поблизу їхніх граничних поверхонь з BO₂ (001), а також з AO₃ (111). Обговорено систематичні тенденції в розрахунках для перовскітів SrTiO₃, BaTiO₃, PbTiO₃ та SrZrO₃, а також для об’ємних та (001) поверхневих F-центрів.