应变拉伸BaTiO$_{3}$薄膜中巨型 cryogenic 电光响应的 metastability 机制
材料科学
2025-10-16 v1
摘要
寻找在低温下保持卓越性能的薄膜电光（EO）材料，对量子计算至关重要。钡钛钇薄膜在室温下四方相中表现出较大的线性EO系数，但在低温下（rhombohedral相）降至约200 pm V。人们对操控这些相变并在液氦温以下保留优异EO性能产生浓厚兴趣。通过光学性质的热力学理论，我们通过工程化不同铁电相之间的能量竞争，设计出在低温下具有巨大EO响应的单斜相。该相在应变调控的BaTiO薄膜中得到证实，其在5 K时线性EO系数为2516±100 pm V，显著超过目前报告的最佳水平。重要的是，EO系数在冷却过程中提高100倍，与传统薄膜不同。此外，在最低温度下，显著的高阶EO响应也随之出现。这些结果代表了一种通过稳定具有高度可调性的 metastable相来实现材料性质增强的新框架。
关键词
引用
@article{arxiv.2510.13256,
title = {Colossal Cryogenic Electro-Optic Response Through Metastability in Strained BaTiO$_{3}$ Thin Films},
author = {Albert Suceava and Sankalpa Hazra and Aiden Ross and Ian Reed Philippi and Dylan Sotir and Brynn Brower and Lei Ding and Yingxin Zhu and Zhiyu Zhang and Himirkanti Sarkar and Saugata Sarker and Yang Yang and Suchismita Sarker and Vladimir A. Stoica and Darrell G. Schlom and Long-Qing Chen and Venkatraman Gopalan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.13256},
year = {2025}
}
备注
44 pages, 4 figures, supplemental document included