钙钛矿氧化物中化学依赖的位错结构与派尔斯应力

《Physical Review Materials》：Chemistry dependent dislocation structure and Peierls stresses in perovskite oxides

　　位错介导塑性在钙钛矿氧化物中表现出强烈的化学依赖性，然而，在化学性质相似的化合物中，塑性变形能力与脆性行为截然不同的微观起源仍知之甚少。本研究采用基于从头算广义层错能（γ-面）计算的相场位错动力学（PFDD）框架，研究了四种立方钙钛矿氧化物——SrTiO?、CaTiO?、KNbO?和KTaO?中的位错芯结构和滑移阻力。在所有化学组分中均观察到全?110?位错平衡解离为被反相畴界分隔的共线??110?不全位错，不全位错分离距离与现有实验和原子尺度基准值吻合良好。含钾钙钛矿的位错芯解离宽度显著大于SrTiO?和CaTiO?，这与它们的反相畴界能较低一致。非热Peierls应力计算表明，CaTiO?表现出最高的晶格阻力，而SrTiO?表现出最低的晶格阻力，重现了实验观察到的该系列钙钛矿塑性变形能力排序。此外，在KNbO?和KTaO?中识别出两阶段滑移机制，其中领先和尾随不全位错在不同的应力阈值下脱钉。这些结果表明，PFDD为系统地将从头算缺陷能量学与复杂氧化物化学组分中的位错动力学联系起来，提供了一种高效且可迁移的介观尺度框架。