Co-substituted BiFeO3: electronic, ferroelectric, and thermodynamic properties from first principles

铁电性 铋铁氧体 材料科学 带隙 多铁性 铋 背景(考古学) 固溶体 相(物质) 亚稳态 杂质 凝聚态物理 光催化 化学物理 电子能带结构 电介质 化学 光电子学 物理 有机化学 古生物学 催化作用 生物 冶金
作者
Shivani Grover,Keith T. Butler,Umesh V. Waghmare,Ricardo Grau‐Crespo
出处
期刊:Cornell University - arXiv [Cornell University]
被引量:1
标识
DOI:10.48550/arxiv.2201.11161
摘要

Bismuth ferrite, BiFeO3, is a multiferroic solid that is attracting increasing attention as a potential photocatalytic material, because the ferroelectric polarisation enhances the separation of photogenerated carriers. With the motivation of finding routes to engineer the band gap and the band alignment, while conserving or enhancing the ferroelectric properties, we have investigated the thermodynamic, electronic and ferroelectric properties of BiCoxFe1 xO3 solid solutions, with 0 < x < 0.13, using density functional theory. We show that the band gap can be reduced from 2.9 eV to 2.1 eV by cobalt substitution, while simultaneously increasing the spontaneous polarisation, which is associated with a notably larger Born effective charge of Co compared to Fe cations. We discuss the interaction between Co impurities, which is strongly attractive and would drive the aggregation of Co, as evidenced by Monte Carlo simulations. Phase separation into a Co-rich phase is therefore predicted to be thermodynamically preferred, and the homogeneous solid solution can only exist in metastable form, protected by slow cation diffusion kinetics. Finally, we discuss the band alignment of pure and Co-substituted BiFeO3 with relevant redox potentials, in the context of its applicability in photocatalysis.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
染唔唔发布了新的文献求助10
1秒前
祝祭完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
科研海发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
Yoyoyo发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
科研通AI6.2的应助被大飞机采纳,获得50
3秒前
3秒前
小安发布了新的文献求助10
4秒前
百草完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
hull完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
阳光盼山发布了新的文献求助10
5秒前
超级碧曼的应助被香菜张采纳,获得10
6秒前
7秒前
哈哈哈哈发布了新的文献求助10
8秒前
小邋遢发布了新的文献求助10
8秒前
Lindsay发布了新的文献求助10
8秒前
缓慢的书蝶完成签到,获得积分10
9秒前
科研通AI6.2的应助被songyunfei采纳,获得50
9秒前
碧蓝豁完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
明天的太阳比今天的大完成签到,获得积分10
10秒前
吃土的牛马完成签到,获得积分10
10秒前
12秒前
12秒前
isaac发布了新的文献求助10
13秒前
Jyz完成签到 ,获得积分10
15秒前
Mark发布了新的文献求助10
17秒前
AA发布了新的文献求助10
17秒前
一一一完成签到 ,获得积分10
17秒前
跳跃的梦凡完成签到,获得积分10
18秒前
李健的应助被万默采纳,获得10
18秒前
aaaa完成签到 ,获得积分10
19秒前
20秒前
欣喜雨真完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Geschichtliche Grundbegriffe (GGB), Band 5: Pro–Soz 300
Die Religion in Geschichte und Gegenwart (RGG), 4. Auflage, Band 7: R–S 300
Die Religion in Geschichte und Gegenwart (RGG), 4. Auflage, Band 1: A–B 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7793904
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9330308
关于积分的说明 20436556
捐赠科研通 7383760
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3324220
关于科研通互助平台的介绍 2471897
邀请新用户注册赠送积分活动 2341279