将构型复杂性应用于二维 Ruddlesden-Popper 晶体结构
材料科学
2020-09-24 v1 无序系统与神经网络
强关联电子
摘要
二维层状 Ruddlesden-Popper 晶体结构可承载广泛的功能性重要行为。本文中，我们利用熵稳定辅助合成，在二维层状 Ruddlesden-Popper（RP）结构中实现了非凡的构型无序。我们设计了一种原型 A₂CuO₄ RP 铜氧化物，其 A 位亚晶格包含五种组分（La、Pr、Nd、Sm、Eu），并使用脉冲激光沉积将其制备为外延单晶薄膜。通过比较在相同条件下但不同衬底上生长的 (La₀.₂Pr₀.₂Nd₀.₂Sm₀.₂Eu₀.₂)₂CuO₄ 晶体，发现异质外延应变在晶相形成中起重要作用。当在近晶格匹配的衬底上生长时，高熵氧化物薄膜呈现 T' 型 RP 结构，具有均匀的 A 位阳离子混合和平面四方 CuO₄ 单元；然而，在强压缩应变下生长则导致单晶非 RP 立方相，与 CuX₂O₄ 尖晶石结构一致。这些观察结果通过一系列联合表征手段获得，包括 X 射线衍射、原子分辨率扫描透射电子显微镜、能量色散 X 射线光谱和 X 射线吸收光谱测量。在此类铜氧化物材料中设计构型复杂性并在二维层状 RP 与三维立方晶体结构之间切换，为磁阻、非常规超导电性、铁电性、催化和离子输运等相关的新设计策略开辟了许多机会。
引用
@article{arxiv.2005.11801,
title = {Applying configurational complexity to the 2D Ruddlesden-Popper crystal structure},
author = {Wenrui Zhang and Alessandro R. Mazza and Elizabeth Skoropata and Debangshu Mukherjee and Brianna L. Musico and Jie Zhang and Veerle Keppens and Lihua Zhang and Kim Kisslinger and Eli Stavitski and Mathew Brahlek and John W. Freeland and Ping Lu and Thomas Z. Ward},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.11801},
year = {2020}
}