第一原理計算による層状ペロブスカイトの面内歪下新規物性探索とその合成

使用第一原理计算及其合成寻找面内应变下层状钙钛矿的新物理性质

基本信息

批准号：
18J21747
负责人：
望月泰英
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、比較的未開拓な層状ペロブスカイトやアンチペロブスカイトに対して、第一原理計算により構造歪みを見出すことによって、面内歪下の新規物性や新物質の探索を目的としてきた。網羅的な構造歪探索を行うための手法開発、計算実行、結果解析を経て、様々な構造歪を見出し、それによる興味深い物性変化が理論予測された：八面体の呼吸歪によって生じるパイエルス転移型のLa3Ni2O7の面内歪下の金属絶縁体転移や、"強誘電体的"金属（ポーラーメタル）へのMgCNi3の面内歪下の構造相転移、八面体回転歪によって強誘電体相転移が生じる弱強誘電体Li2SrNb2O7、八面体回転歪によってバンドギャップが大きく変化するアンチペロブスカイト半導体M3XN(M=Mg, Ca, Sr, Ba; X=P, As, Sb, Bi)が挙げられる。特に、実験グループとの連携を行うことで、層状ペロブスカイトLi2SrNb2O7（LSNO）について、(i)Ta添加によって量子常誘電体になり、(ii)Ca添加によって強誘電性が増強されること、(iii)プロパー強誘電体の機構（２次的ヤーンテラー効果）とインプロパー強誘電体の機構（ブリュアンゾーン境界ソフトフォノン）を併せ持つことを突き止めた。更に、アンチペロブスカイトM3XNにおいて、八面体回転歪により、マーデルングエネルギーが減少し、結晶系が安定化する機構を見出し、相安定性や八面体回転歪振幅がトレランスファクターにより記述できること、それらのバンドギャップや有効質量、電子構造の起源を見出した。地球上に豊富に存在する元素で構成される、合成未報告のMg3PN, Sr3PNにおいて直接バンドギャップが2.35, 1.74 eVで、その吸光係数がGaAs, CdTeに匹敵し、緑色・赤色の光吸収発光体への応用可能性を理論検討した。

这项研究旨在通过第一原则计算，在平面内畸变下找到新颖的物理特性和新材料，以实现相对未开发的分层钙钛矿和抗植物。在开发了一种进行全面结构失真搜索，计算和分析的方法之后，发现了各种结构畸变，理论上预测了物理性能的有趣变化：在八度胞质的oct型la3ni2O7的平面内型LA3NI2O7下，金属绝缘体过渡因素，由八叶体内较弱的金属菌株在MGCCNI3的octiration La3ni2O7下引起。铁电LI2SRNB2O7，由于八面体旋转应变而导致铁电相变，抗植物晶晶石矿物半导体M3XN（M = mg，ca，ca，sr，ba; x = p，sb; x = p，as，sb，sb，sb，sb，sb，sb，sb，sb，sb，sb，sb，sb，bi，其带隙由于八跨旋转旋转而发生了巨大的变化。特别是，通过与实验组合作，我们发现（i）（i）层状的perovskite li2srnb2O7（lsno）通过添加TA来成为一种量子疗程材料，（ii）添加CA会增加铁电性，以及（iii）适当的FIRROELECTRICTRICRICTRICERTRIC YARERET YARRUINT YARNERERTRICTRICER效应（and Yarnner yarnner yarnner yarnner yarnner yarnner yarnner yarnner yarnner yarnner yarnner yarnner yarnner效应（声子）。此外，在抗渗透素M3XN中，我们发现了一种机制，在该机制中，由于八面体旋转应变而降低了狂的能量并稳定了晶体系统，并发现相位稳定性和八面体旋转应变振幅可以由耐受性因子以及其带隙，有效的质量和电子结构来描述。由综合的未报告的MG3PN和SR3PN组成，它们由地球上丰富的元素组成，具有2.35和1.74 eV的直接带隙，它们的灭绝系数与GAAS和CDTE相当，并且理论研究使其可以应用于绿色和红色的轻型光线效果。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

窒化イットリウムの点欠陥に関する第一原理計算

氮化钇点缺陷的第一性原理计算

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
早川周作;原田航;望月泰英;高橋亮;熊谷悠;大場史康
通讯作者：
大場史康

第一原理計算によるアンチペロブスカイトの歪誘起ポーラーメタル相の理論予測

使用第一性原理计算理论预测反钙钛矿中应变诱导的极性金属相

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
望月泰英;熊谷悠;赤松寛文;大場史康
通讯作者：
大場史康

Strain-induced Peierls transition and polar metal phases in Ni-based perovskites

镍基钙钛矿中应变诱导的 Peierls 转变和极性金属相

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
望月泰英;熊谷悠;赤松寛文;大場史康
通讯作者：
大場史康

Coexisting Mechanisms for the Ferroelectric Phase Transition in Li2SrNb2O7

DOI：
10.1021/acs.chemmater.0c04032
发表时间：
2021-02
期刊：
Chemistry of Materials
影响因子：
8.6
作者：
Yasuhide Mochizuki;T. Nagai;Hirokazu Shirakuni;Akitoshi Nakano;F. Oba;I. Terasaki;H. Taniguchi
通讯作者：
Yasuhide Mochizuki;T. Nagai;Hirokazu Shirakuni;Akitoshi Nakano;F. Oba;I. Terasaki;H. Taniguchi

Strain-engineered Peierls instability in layered perovskite La3Ni2O7 from first principles