A 位阳离子无序工程在 Ruddlesden-Popper 层状钙钛矿氧化物 La2(Ba,Sr)In2O7 中实现铁电性
材料科学
2025-03-17 v1
摘要
设计具有稳健且可反转自发极化的铁电材料仍然是功能材料研究中的核心挑战。在此，A 位阳离子无序工程被应用于 n = 2 Ruddlesden-Popper 层状钙钛矿 La2Ba1-xSrxIn2O7，以在室温下实现铁电性。系统地以 Sr²⁺ 替代 Ba²⁺ 驱动对称性转变：从母体中心对称（CS）P42/mnm 结构（x = 0）到两个新相：对于 x 从 0.3 到 0.4 的 CS Amam 相，以及对于 x 从 0.5 到 0.9 的极性 A21am 相。结合同步辐射衍射、中子散射、非线性光谱以及电极化-电场磁滞回线的多模态表征揭示了 A21am 相中的混合不当铁电（HIF）机制，源于八面体旋转与倾斜之间的三线性耦合。A 位阳离子无序抑制了界面起皱诱导的八面体伸长（变形），同时增强了八面体旋转，这对极性对称性的稳定至关重要。第一性原理计算进一步阐明 Sr/La 无序缓解了静电相互作用，使铁电性所需的氧八面体畸变成为可能。本工作确立了阳离子无序工程作为在层状钙钛矿中设计高温多铁性材料的通用策略，推进了复杂氧化物中结构畸变与功能响应之间的耦合。
引用
@article{arxiv.2503.11033,
title = {A-site Cation disorder engineering in Ruddlesden-Popper Layered Perovskite Oxide La2(Ba,Sr)In2O7 for Ferroelectricity},
author = {Takumi Terauchi and Wei Yi and Rikuto Takada Hirofumi Akamatsu Ryo Ota Shuki Torii and Koji Fujita},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.11033},
year = {2025}
}