西安交大發現一種全新的鐵電疇翻轉機制

2020-09-19 小材科研

鐵電疇的翻轉關乎鐵電材料的多種性能如壓電性能、電卡性能、鐵電存儲性能等。鐵電準同型相界由於具有超高壓電性能，因而理解鐵電準同型相界處的疇翻轉機制對於進一步開發高性能壓電材料具有重要的意義。普遍認為，鐵電準同型相界處疇翻轉是通過極化的逐漸旋轉來實現，然而極化旋轉理論只針對單疇，仍然不能解釋鐵電準同型相界材料的多疇狀態在外電場下如何翻轉。

近日，西安交大前沿院青年教師柯小琴博士和王棟博士通過相場模擬發現了鐵電體準同型相界處的一種全新的疇翻轉機制。該研究發現，在鐵電準同型相界處，大疇可以通過類似於成分條幅分解的形式長出兩種不同極化方向的納米疇，從而形成疇中疇納米疇結構。由於該種疇翻轉機制與成分的條幅分解非常類似，因此把它命名為「極化條幅分解」。與成分條幅分解類似，極化條幅分解是由於大疇的極化方向處在自由能二階導小於零的位置，因此可以自動分解成兩種納米疇。進一步的研究發現，與單疇極化旋轉相比，極化的條幅分解機制可以進一步增強鐵電準同型相界的壓電性能。

該研究揭示了鐵電準同型相界處疇翻轉的一種全新機制，完善了鐵電準同型相界處的疇翻轉機制研究。這種全新的極化條幅分解機制可以幫助理解鐵電準同型相界處的高壓電性能，並且對於鐵電相變理論的發展具有重要意義。

以上研究結果以論文形式發表在物理學旗艦期刊Physical Review Letters上，論文題目為「Polarization Spinodal at Ferroelectric Morphotropic Phase Boundary」。前沿院青年教師柯小琴為本論文的第一作者，前沿院青年教師王棟為本論文的通訊作者，前沿院任曉兵院長及美國俄亥俄州立大學王雲志教授共同參與了該課題的研究。西安交大前沿院為本文的第一作者單位和通訊作者單位。該項研究工作得到了國家自然科學基金，西安交通大學的經費支持。

來源：西安交大

文章連結：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.127602

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