摘要
钙钛矿拥有介电性、热电性、压电性和铁电性等丰富的特性，随着研究的深入，扩展到磁性有序，多铁性，超导性和热光学性质等，一直以来都是科学家研究的热点与前沿。详细地研究ABO3型氧化物在高温高压下的不同特性，不仅可以为地壳内层的组成成分和演变规律提供基本的理论根据，还可以探索出更多新颖的、优异的物理化学性质和吸引人的物理现象，同时丰富晶体学和高压领域的知识，也拓展相变学的研究领域。理论和实验证实的后钙钛矿结构，成功解释了D”层的地震各向异性；高压下的后后钙钛矿结构成功解释了实验上获得的N相。在对ABO3型钙钛矿氧化物的调研中，发现Inaguma等人最近在7.7GPa高温热处理条件下合成了一种极性LN型氧化物LiSbO3，发现其具有铁电性。并且，LiSbO3在环境压力下是非钙钛矿，在高压和高温下很少有报道。在本论文中，我们以LiSbO3为研究对象，从第一性原理出发，预测了在高压下的稳定结构，并且对这些稳定结构的电子性质、力学性质和介电性质等物理性质进行了深入的研究。本文主要研究内容为： （1）系统研究了LiSbO3在高压下的结构相变。我们发现，在0-180GPa范围内，LiSbO3经历了4个结构相变，即从Pncn-R3c-P6322-Sb:APnma-P63/m相。发现了一个新的Pnma相——带有LiO6氧八面体的GdFeO3型钙钛矿结构，即Sb位于A位的Pnma态，而不是我们通常认为的SbO6八面体。这可能是由于压力对Li-O键和Sb-O键的影响差异很大，以及典型的Goldschmidt容忍度因子t的限制造成的。 （2）进一步分析了P6322和P63/m两种六方非钙钛矿结构。通过对称性分析，发现它们可以随着压力的增大和减小而形成可逆的相变。在低压下，通过将所有的氧原子和锂原子沿c轴向上移动从而凝固不稳定模式-?1，然后进一步弛豫结构，可将P63/m相调整为P6322相。在高压下，通过将P6322态的氧原子沿c轴向上移动和锂原子沿不同方向移动，使不稳定模式Γ2软化，进而使结构松驰，可将其相变成P63/m态。 （3）详细讨论了高压对LiSbO3电子结构、力学和介电性质的影响。在所有低焓结构的稳定压力区域，随着压力的增大，其带隙单调递增，介电常数单调递减，并且所有低焓结构的带隙值在1.62-3.4eV之间变化。发现Sb:APnma相同时具有全局最小的直接带隙（1.62eV）和较大的介电响应，使其成为一种很有吸引力的高κ材料和潜在的光电器件候选材料。
NETL