npsm 새물리 New Physics : Sae Mulli

pISSN 0374-4914 eISSN 2289-0041
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Article

Research Paper

New Phys.: Sae Mulli 2020; 70: 284-291

Published online April 29, 2020 https://doi.org/10.3938/NPSM.70.284ㅍ

Copyright © New Physics: Sae Mulli.

Comparative Electronic Structure Calculation of A$_{3-x}$A$'$$_{x}$Ti$_2$O$_7$

Hyewon LEE, Bog Gi KIM*

Department of Physics, Pusan National University, Busan 46241, Korea

Correspondence to:boggikim@pusan.ac.kr

Received: February 10, 2020; Revised: March 2, 2020; Accepted: March 2, 2020

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

본 연구논문에서는 hybrid improper ferroelectricity를 가지고 있는 Ruddlesden-popper (RP) 계열 A$_{3-x}$A$'$$_{x}$Ti$_2$O$_7$ (A, A$’$ $=$ Ca, Sr) 물질에 대한 비교분석 제일원리 계산 결과를 보고하고자 한다. AA$’$TO 는 정방정계 에서 직방정계로의 구조적인 상전이를 보인다. 우리는 이러한 구조적인 상전이에 대해 모드 분석을 수행하였다. 이러한 구조적인 상전이는 산소팔면체의 회전을 유도하는 X$_2$$^+$ 모드와 산소팔면체의 기울어짐을 유도하는 X$_3$$^-$ 모드의 상호작용에 의한 것이다. 하지만 이러한 물질에서 $\Gamma$$_5$$^-$ 모드는 강유전성을 발생시킨다. 우리는 강유전상과 관련이 있는 모드의 크기를 분석함으로 자발분극의 크기를 계산할 수 있었다. 그리고 이러한 자발분극은 베리의 위상방법을 이용해서도 구할 수 있었다. 또한 하이브리드 밀도범함수 B3LYP을 사용하여 계산된 A$_{3-x}$A$'$$_{x}$Ti$_2$O$_7$ (A, A$’$ $=$ Ca, Sr)의 밴드 구조 및 상태밀도(DOS)에 관하여 논의하였다.

Keywords: Ruddlesden-popper, Perovskite, Symmetry mode analysis, Polarization, Band calculation

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