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 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 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
Kao应助好货分享采纳,获得10
刚刚
大个应助lux采纳,获得10
刚刚
搞怪城发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
houxufeng发布了新的文献求助30
1秒前
专注的从菡应助影阳采纳,获得10
1秒前
2秒前
望远镜发布了新的文献求助10
3秒前
顾矜应助Espoir采纳,获得10
4秒前
科研通AI6.4应助ttgx采纳,获得10
4秒前
慕青应助wzx采纳,获得10
4秒前
张继超完成签到,获得积分10
5秒前
高兴小凝发布了新的文献求助10
6秒前
小巧静竹完成签到,获得积分10
7秒前
CodeCraft应助明芬采纳,获得10
7秒前
lyu完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
9秒前
10秒前
telangyu完成签到,获得积分10
10秒前
昵称发布了新的文献求助20
11秒前
李小飞完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
秀丽人杰发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
研友_VZG7GZ应助小巧静竹采纳,获得10
13秒前
CodeCraft应助望远镜采纳,获得10
13秒前
wondor1111发布了新的文献求助10
14秒前
无极微光应助Rena采纳,获得20
14秒前
派大星发布了新的文献求助10
14秒前
科研通AI6.4应助CMCM采纳,获得30
15秒前
16秒前
1010完成签到,获得积分10
17秒前
sjy完成签到 ,获得积分10
17秒前
跳跃惜筠发布了新的文献求助10
18秒前
ch发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
英俊的铭应助jijiu采纳,获得10
22秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
23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
Cronologia da história de Macau 5000
咳嗽・喀痰の診療ガイドライン第2版2025 800
Petrology and Plate Tectonics 800
Prompt Engineering for Clinicians: Harnessing AI in Everyday Medical Practice 600
《KNN基无铅压电陶瓷电学性能优化与物理机理研究》 500
The globalisation of real estate: the politics and practice of foreign real estate investment 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 光电子学 物理化学 电极 基因 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7000400
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8675775
关于积分的说明 18395273
捐赠科研通 6477488
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3100556
关于科研通互助平台的介绍 2165240
邀请新用户注册赠送积分活动 2076944