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
科研牛马发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
superX发布了新的文献求助10
刚刚
yys完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
Avalonx应助Tt采纳,获得30
1秒前
南宫清涟发布了新的文献求助20
1秒前
2秒前
ggjy发布了新的文献求助10
3秒前
领导范儿应助虚拟的立果采纳,获得10
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
科研通AI6.3应助熬夜波比采纳,获得10
4秒前
花开的石头完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
KIDCWP发布了新的文献求助20
5秒前
冷艳若南发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
6秒前
清秀的仙人掌完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
猫ovo猫发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
路远发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
王士钰完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
hanbulashiga完成签到,获得积分10
9秒前
冷酷的乐菱完成签到,获得积分10
9秒前
完美世界应助cheche采纳,获得10
10秒前
啦啦啦发布了新的文献求助10
10秒前
高分求助中
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
Introduction to Industrial/Organizational Psychology 600
Prompt Engineering for Clinicians: Harnessing AI in Everyday Medical Practice 600
Handbook of Luminescence Dating 500
Safety Pharmacology 500
《KNN基无铅压电陶瓷电学性能优化与物理机理研究》 500
Isomerism In Coordination Compounds 400
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 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6937881
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8624269
关于积分的说明 18293163
捐赠科研通 6367361
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3076451
关于科研通互助平台的介绍 2114900
邀请新用户注册赠送积分活动 2053699