钙钛矿NaFeF3结构物性的理论研究及应力和掺杂调控

摘要

利用第一性原理计算研究了氟化物钙钛矿NaFeF3的基态电子态和磁构型,并模拟分析了衬底应力和阴离子置换对材料基本物性的影响.计算结果表明,NaFeF3块材的G-AFM磁基态十分稳定,不会受到衬底应力调控以及F位氧掺杂的影响.当低浓度掺杂(～8.3％)时,氧离子倾向于替换FeF2面内的F,形成非对称的Fe-O-Fe链,导致产生局域极化.此外,不对等的Fe—O键还会在氧离子两侧的Fe上形成电荷序,进而产生非零净磁矩.值得注意的是,该局域极化和亚铁磁性均源于不等位氧掺杂,因此有可能通过外电场调控实现极化翻转并同时改变净磁矩的方向实现电控磁.更高浓度的氧掺杂会使得Fe的化合价整体升高,Fe离子上的局部电荷序和净磁矩随之消失.该研究结果有望促进氟化物的理论和实验研究,并为多铁性材料的设计研发提供新的材料.