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First-principles Study of Electronic and Dielectric Properties of ZrO_2 and HfO_2

机译：ZrO_2和HfO_2的电子和介电性质的第一性原理研究

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Using density-functional theory with ultrasoft pseudopotentials, we previously investigated the structural and electronic properties of the low-pressure (cubic, tetragonal, and monoclinic) phases of ZrO_2 and HfO_2, in order to elucidate phonon modes, Born effective charge tensors, and especially the lattice dielectric response in these phases. We now extend this previous work by carrying out similar calculations on the two high-pressure orthorhombic phases, and by providing density-of-statcs and band-gap information on all polymorphs. Our results show that the electronic structures and dielectric responses are strongly phase-dependent. In particular, the monoclinic phases of ZrO_2 and HfO_2 are found to have a strongly anisotropic dielectric tensor and a rather small orientational average (ε_0) compared to the two other low-pressure phases. Our calculations show that ε_0 is even smaller in the orthorhombic phases.
机译：使用具有超软伪势的密度泛函理论，我们先前研究了ZrO_2和HfO_2的低压（立方，四方和单斜）相的结构和电子性质，以阐明声子模式，有效有效张量Born，尤其是在这些阶段的晶格介电响应。现在，我们通过在两个高压正交相上进行类似的计算，并在所有多晶型物上提供静密度和带隙信息，来扩展之前的工作。我们的结果表明，电子结构和介电响应与相位密切相关。特别是，与其他两个低压相相比，ZrO_2和HfO_2的单斜晶相具有很强的各向异性介电张量和很小的取向平均值（ε_0）。我们的计算表明，在正交相中，ε_0甚至更小。

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