利用多层电子叠层成像在原子尺度桥接弛豫铁电体的实验与理论
材料科学
2024-08-22 v1
摘要
将结构和/或化学异质性引入原本有序的晶体中可以显著改变材料性质。铅基弛豫铁电体是一个典型例子，数十年的研究已将化学和结构异质性与其独特性质联系起来。虽然理论指出会形成“雪泥”状极性畴的系综，但缺乏与模拟结果可比的、直接的空间分辨体积数据，这给测量局域化学和结构的空间分布及其与弛豫行为背后物理机制的相关性带来了重大挑战。在这里，我们通过使用多层电子叠层成像对原型弛豫铁电体\ce{0.68Pb(MgNb)O3-0.32PbTiO}进行三维体积表征来应对这一挑战。与分子动力学模拟的直接比较揭示了极性结构与由化学无序引起的晶胞级电荷不平衡之间的密切关系。此外，极性纳米畴通过由残余短程化学有序引起的局域相关性得以维持。与化学异质性协同作用，还表明压缩应变增强了面外相关性和类铁电有序，而不影响面内类弛豫结构。广泛而言，这些发现为在弛豫铁电材料和器件中实现对极性畴的分级控制提供了在详细原子尺度理解的途径，也为利用互补的理论和实验研究解决其他异质系统提供了重要机遇。
引用
@article{arxiv.2408.11685,
title = {Bridging experiment and theory of relaxor ferroelectrics at the atomic scale with multislice electron ptychography},
author = {Menglin Zhu and Michael Xu and Yubo Qi and Colin Gilgenbach and Jieun Kim and Jiahao Zhang and Bridget R. Denzer and Lane W. Martin and Andrew M. Rappe and James M. LeBeau},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.11685},
year = {2024}
}