周树兰，赵 显，江向平，韩晓东

（1.景德镇陶瓷学院材料学院， 江西 景德镇 333403；2.山东大学晶体材料国家重点实验室，山东 济南 250100）

三方相Na1/2Bi1/2TiO3的电子结构、Born有效电荷张量和Γ声子的第一性原理研究

周树兰1，赵 显2，江向平1，韩晓东1

（1.景德镇陶瓷学院材料学院， 江西 景德镇 333403；2.山东大学晶体材料国家重点实验室，山东 济南 250100）

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法，在局域密度近似下，计算了三方相Na1/2Bi1/2TiO3的电子结构，并采用线性响应的密度泛函微扰理论计算了其Born有效电荷张量和布里渊区中心Γ点的声子振动。电子结构和有效电荷的计算结果表明Ti-O和Bi-O键之间存在较强的共价作用；Ti、O和Bi的有效电荷值较大说明Ti、Bi和O之间的相对位移会产生自发极化，从而产生铁电性。对Γ点各振动模进行了指认，计算得到的振动频率与实验结果吻合的很好；同时分析了光学纵模(LO)和光学横模(TO)的分裂。结果表明，TiO6的LO-TO的分裂值较大，说明其振动与电场存在较强的耦合作用，且NBT铁电态对电场及域结构的敏感性与TiO6八面体的振动密切相关。

电子结构；Born有效电荷张量；Γ声子；Na1/2Bi1/2TiO3；第一性原理

0 引 言

压电铁电材料在航天、医学等领域中有广泛应用[1，2]，然而现在普遍应用的铅基压电材料在制备、使用和废弃物处理过程中的铅挥发会给环境造成很大负担，因而探索环境友好型无铅压电铁电材料具有重要意义。Na1/2Bi1/2TiO3(简称NBT)是Smolenskii 等人首次合成的A位离子复合取代钙钛矿结构的铁电体[3]，由于具有较高的居里温度(320 ℃)和优良的压电铁电性能，被认为是一种很有希望能够实用化的无铅压电材料[4，5]。……