新型有机-无机杂化钙钛矿多铁材料（NH₂NH₃）Cr（HCOO）₃的第一性原理

摘要

为了解决单相多铁材料稀缺的问题,在极性有机-无机杂化钙钛矿结构的基础上,通过在B位引入磁性离子,提出了一种设计有机-无机杂化钙钛矿多铁材料的方法。利用第一性原理计算,设计了一种有机-无机杂化钙钛矿多铁材料———（NH₂NH₃）Cr（HCOO）₃,并对其铁电性与磁性进行了比较系统地研究。研究发现,其基态为具有Pna2₁对称性的正交相,可同时具有铁电性与A型反铁磁性。该材料的铁电极化强度约为2.60μC/cm²,其中,NH₂NH₃⁺有机阳离子、Cr（HCOO）₃^-框架,以及二者的耦合作用对总极化的贡献的占比分别为18%、72%与10%。该研究还通过中间态结构的构建、总能与极化强度的计算,对铁电态-反铁电态转变以及铁电极化翻转等问题进行了细致研究,初步预测了能量势垒的大小及其可能的转变路径。

关键词

第一性原理 / 钙钛矿 / 有机杂化 / 多铁材料 / 电子结构 / 极化翻转