Investigación

 

Estructura electrónica y origen de la ferroelectricidad en el Bi₄Ti₃O₁₂, por medio de cálculos de primeros principios

 

R. Machado^a, M.G. Stachiotti^a y R.L. Migoni^a, A. Huanosta Tera^b*

 

^a Instituto de Física Rosario, Universidad Nacional de Rosario, 27 de Febrero 210 Bis, 2000 Rosario, Argentina

^b UAM-I, CBI, Depto. de Física, Apartado Postal 55-534, 09340 México D.F., México

 

Recibido el 4 de agosto de 2004;
aceptado el 8 de noviembre de 2004

 

Resumen

Utilizando el método de cálculo LAPW, se presentan resultados teóricos respecto a la estructura electrónica y las inestabilidades ferroeléctricas del Bi₄Ti₃O₁₂. Se calcularon las coordenadas de equilibrio de los átomos en la red para la fase tetragonal (paraeléctrica). Utilizando el método de fonones congelados se encontró que, en la estructura cristalina considerada, existen dos modos fonónicos inestables con diferentes patrones de desplazamiento. Estos modos explicarían, al menos parcialmente, la fuente primaria de la ferroelectricidad en el compuesto estudiado. También se reporta aquí la estructura de bandas y la densidad de estados electrónica para las bandas de valencia y de conducción del Bi₄Ti₃O₁₂, lo que nos permitió comprender el origen electrónico de las inestabilidades ferroelétricas del material.

Descriptores: Método LAPW; inestabilidades ferroeléctricas; Coordenadas de equilibrio; modos fonónicos; estructura de bandas.

 

Abstract

Using the full-potential augmented plane-wave method (LAPW-method), theoretical results on the electronic structure and ferroelectric instabilities in the structure of Bi₄Ti₃O₁₂are presented here. The equilibrium coordinates of all the atoms in the tetragonal phase (paraelectric) were calculated. Using the frozen phonon method, it was found that in the considered crystalline structure there are two unstable phonon modes with different displacement patterns, which explain at least partially the primary source for ferroelectricity in the studied compound. Besides, the band structure, the total and site-projected electronic densities of states for the valence and conduction bands of Bi₄Ti₃O₁₂are reported, which allowed us to understand the electronic origin of the ferroelectric instabilities.

Keywords: LAPW-method; ferroelectric instabilities; equilibrium coordiantes; phonon modes; band structure.

 

PACS: 77.84.Dy; 77.80.-e

 

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Agradecimientos

Agradecemos el apoyo técnico del Fís. Raúl Reyes. Este trabajo fue apoyado por la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica y por CONICET (Argentina). M.G.S. agradece el apoyo del CIUNR.

 

Referencias

*. De estancia sabática del Instituto de Investigaciones en Materiales, UNAM, Apdo. Postal 70-360, México D.F., 04510, México. Autor a quien se debe enviar la correspondencia email: huanosta@servidor.unam.mx

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