We investigate the phase transformation of $HfO_2$ under hydrostatic pressure through first-principles pseudopotentials calculations. Total energies are calculated within the local-density-functional approxination (LDA) and the generalized gradient approximation(GGA). We find that with increasing pressure, $HfO_2$ undergoes a series of structural transformation from monoclinic to orthorhombic-I and then to orthorhombic-II consistent with experiments.
The calculated transition pressures within GGA are in good agreement with the measured values. We study the spatial charge distributions to figure out what makes transition pressures increase within GGA. We also investigate the electronic structure of $HfO_2$, a wide bandgap ionic insulator.
제일원리 쑤도포텐셜 방법을 사용하여 $HfO_2$의 압력에 의한 구조적 상전이를 기술하였다. 너무 낮은 상전이 압력을 예측하는 LDA에 대한 대안으로, 전자 밀도의 공간적 변화를 고려한 GGA를 사용하여, 실험과 비교적 잘 일치하는 상전이 압력 및 이때 수반되는 부피 변화를 얻을 수 있었다. 여기서 다룬 $HfO_2$의 경우와 같이 전자 밀도의 불균일한 정도가 심하게 차이가 나는 두 구조가 있는 경우, LDA는 두 구조 사이의 에너지 차이를 실제보다 작게 예측하는 반면, GGA는 상당히 실제와 근접한 에너지 차이를 주므로 올바른 상전이 압력이 얻어짐을 보였다.
