Predicting the structural, electronic and magnetic properties of few atomic-layer polar perovskite

文献情報

出版日 2021-02-09
DOI 10.1039/D0CP06671K
インパクトファクター 3.676
著者

Athinarayanan Sundaresan, Nikita V. Ter-Oganessian, Alexander P. Pyatakov


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要旨

Density functional theory (DFT) calculations are performed to predict the structural, electronic and magnetic properties of electrically neutral or charged few-atomic-layer (AL) oxides based on polar perovskite KTaO3. Their properties vary greatly with the number of ALs (nAL) and the stoichiometric ratio. In the few-AL limit (nAL ≤ 14), the even AL (EL) systems with the chemical formula (KTaO3)n are semiconductors, while the odd AL (OL) systems with the formula Kn+1TanO3n+1 or KnTan+1O3n+2 are half-metal except for the unique KTa2O5 case which is a semiconductor due to the large Peierls distortions. After reaching a certain critical thickness (nAL > 14), the EL systems show ferromagnetic surface states, while ferromagnetism disappears in the OL systems. These predictions from fundamental complexity of polar perovskite when approaching the two-dimensional (2D) limit may be helpful for interpreting experimental observations later.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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