The ground-state structural and electronic properties of ferroelectric BiFeO3 are calculated using density functional theory within the local spin-density approximation(LSDA) and the LSDA+U method. The crystal structure is computed to be rhombohedral with space group R3c, and the electronic structure is found to be insulating and antiferromagnetic, both in excellent agreement with available experiment. A large ferroelectric polarization of 90-100 μC/cm2 is predicted, consistent with the large atomic displacements in the ferroelectric phase and with recent experimental repots, but differing by an order of magnitude from early experiments. One possible explanation is that the latter may have suffered from large leakage currents.However, both past and contemporary measurements are shown to be consistent with the modern theory of polarization,suggesting that the range of reported polarizations may instead correspond to distinct switching paths in structural space Modern measurements on well-characterized bulk samples are required to confirm this interpretation.
強誘電体であるBiFeO3の基底状態における構造や電子状態を密度汎関数法であるLSDAとLSDA+U法を用いて計算する。結晶構造はR3c構造であり、電子構造は絶縁体で反強磁性である。90-100μC/cm2という大きな自発分極が予想され、強誘電体相にある原子歪みや最近の実験値に一致しているが、初期の実験で得られた大きさとは異なっている。可能性として,実験試料の質の悪さが考えられる。しかし、報告された分極の範囲は空間構造において明確なスイッチングパスに相当するかもしれないという考えから、以前の結果も近年の結果もどちらも'modern theory of polarization'に一致している。さらに良質なサンプルを用いた実験を行う必要がある。