研究目的
阐明BaTi1?x(Mn1/2Nb1/2)xO3的电子结构及Mn掺杂引发的改性，并解释该化合物在Mn掺杂导致光学带隙显著减小的情况下仍能保持铁电性的机理。
研究成果
该研究提供了Mn-Nb共掺杂BaTiO3中铁电性及带隙减小功能的光谱学证据。铁电性的保留归因于Ti离子偏心位移的持续存在，而带隙减小则源于新形成的与O 2p态杂化的Mn d能带。
研究不足
该研究的局限性在于所采用光谱技术的分辨率以及密度泛函理论（DFT）计算中固有的近似处理。未探究更高掺杂浓度及其他掺杂元素的影响。
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共掺杂BaTiO?低带隙与铁电性的起源
DOI：10.1209/0295-5075/124/27005
期刊：EPL (Europhysics Letters)
出版年份：2018
更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要：
我们最近在BaTi1?x(Mn1/2Nb1/2)xO3中展示了具有可见光吸收能力的最低带隙铁电材料，该材料是光电器件的理想候选材料。通过结合X射线光谱和密度泛函理论(DFT)计算，我们在此阐明了该化合物的电子结构以及Mn掺杂引起的变化。特别是，我们能够合理解释为何该化合物在Mn掺杂导致光学带隙显著减小的情况下仍能保持其铁电性。利用Ti K边、Mn K边和O K边的X射线吸收研究了局部电子结构和原子配位，结果表明对母体四方铁电体系BaTiO3仅有微小畸变，从而为尽管掺杂仍能大幅保持铁电性提供了线索。Ti K边的特征对局部对称性敏感并指示Ti在Ti-O6八面体中的偏心位移，这些特征随掺杂呈现适度变化并有力佐证了我们测量的极化值。共振光电子能谱结果表明带隙减小的起源在于新产生的与O 2p态杂化的Mn d能带。O K边的X射线吸收光谱为母体化合物导带下方存在新态提供了证据，表明了促进带隙减小的额外贡献。
作者：
D. Phuyal，S. Mukherjee，S. Das，S. Jana，K. O. Kvashnina，D. D. Sarma，H. Rensmo，S. M. Buortin，O. Karis
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