Einfluss von Dotierung und eingefrorener Defektkinetik auf die Eigenschaften von antiferroelektrischem NaNbO3
Wie sich Defekte auf antiferroelektrische Schleifen auswirken
07.10.2022 von K. Albe
Wir stellen eine Methode vor, die es ermöglicht, die Ladungsneutralitätsbedingung zu lösen, wobei das Einfrieren von Defekten und Dotanden berücksichtigt werden, ohne die Abhängigkeit ihres Ladungszustands vom elektronenchemischen Potential und der Temperatur zu vernachlässigen.
Das antiferroelektrische NaNbO3 ist ein Kandidatl für die Anwendung in dielektrischen Kondensatoren mit hoher Energiedichte. Verschiedene Dotierungsstrategien wurden bisher verwendet, um das gewünschte schmale Doppel-PE-Schleifenverhalten in diesem bleifreien Material einzustellen. Um jedoch den Einfluss der Dotierung auf die Doppel-PE-Schleifen aufzudecken, muss zunächst der Einfluss der Dotierung auf das Defektgleichgewicht verstanden werden. In dieser Studie berechnen wir daher die Bildungsenergien, Ladungsübergangsniveaus und das Dotierungsverhalten von Einzeldefekten und Defektkomplexen in orthorhombischem NaNbO 3 dotiert mit Ca, Sn und Sr mittels Dichtefunktionaltheorie (DFT). Die Ergebnisse zeigen, dass Substitutionen mit Dotierungsmitteln Bildungsenergien haben, die so niedrig sind wie Na- und O-Leerstellen. Außerdem weisen alle Defektkomplexe eine negative Bindungsenergie auf, was bedeutet, dass sie stabil sind und sich sehr wahrscheinlich bilden. Schließlich zeigen wir, wie die Defektlöschung das Fermi-Niveau beeinflusst, was zeigt, wie die Synthesebedingungen die endgültige Defektverteilung maßschneidern können.
