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 [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
Gy12138发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
XHH1994发布了新的文献求助10
1秒前
愉快草莓发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
英姑应助鲤鱼依珊采纳,获得10
4秒前
5秒前
开朗世立发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
7秒前
v0id应助Orisol采纳,获得10
7秒前
palette完成签到,获得积分10
7秒前
美少女完成签到,获得积分10
8秒前
隐形曼青应助吧唧吧唧采纳,获得10
8秒前
愉快草莓完成签到,获得积分10
9秒前
venger完成签到,获得积分10
9秒前
Ava应助狂野问柳采纳,获得10
9秒前
9秒前
郭泓嵩发布了新的文献求助10
9秒前
yoqalux发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
12秒前
woaihaohao发布了新的文献求助10
12秒前
阔达语儿发布了新的文献求助10
12秒前
木木同学完成签到,获得积分20
12秒前
完美世界应助ALL采纳,获得10
13秒前
学术蝗虫发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
mmccc1完成签到,获得积分20
16秒前
Lucas应助初景采纳,获得10
16秒前
敛袂完成签到,获得积分10
16秒前
casper发布了新的文献求助10
17秒前
SciGPT应助Gy12138采纳,获得10
18秒前
共享精神应助Jack采纳,获得10
18秒前
JZCT发布了新的文献求助10
18秒前
笨笨如之完成签到 ,获得积分10
18秒前
Lazarus完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
顾矜应助123采纳,获得10
20秒前
bobo完成签到,获得积分10
20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
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
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 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7746464
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9294321
关于积分的说明 20224425
捐赠科研通 7326400
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3308115
关于科研通互助平台的介绍 2460124
邀请新用户注册赠送积分活动 2319742