钙钛矿中结构、轨道和磁有序的耦合与电调控

钙钛矿氧化物已广泛应用于工业，并因其在这些材料中展现出的丰富物理行为而在新型器件应用中具有巨大潜力。钙钛矿所表现出的功能电子性质的关键往往在于所谓的 Jahn-Teller 畸变。因此，对于应用而言，迄今为止尚难实现的 Jahn-Teller 畸变的电调控将是非常理想的。基于普适的对称性论证，我们确定了能够提供这一范式的新晶格模耦合，并通过第一性原理计算举例说明了该效应。所提出的机制具有完全的普适性，但为了说明起见，我们在基于钒的钙钛矿上展示了这一概念，揭示了前所未有的轨道有序和 Jahn-Teller 诱导的铁电性。得益于 Jahn-Teller 畸变与电子自由度之间的紧密耦合，对 Jahn-Teller 畸变的电场控制具有普遍意义，并可能在各种功能器件中引起广泛兴趣。