金属-有机框架中分子有序化导致的铁电性与拓扑涡旋
材料科学
2022-04-21 v1 其他凝聚态物理
摘要
金属-有机框架涵盖一类宽泛的杂化有机-无机材料，其通式为 ABX，其中 和 为有机分子，B 为金属阳离子。这常导致增强的结构柔性与新功能。杂化钙钛矿 ABX 是一个众所周知的例子。在一种铁基钙钛矿 (DMA)Fe^{II-III}(COOH)_3 中，二甲铵（DMA）分子以六方结构组织。它们在高温下取向无序，但在约 ~K 时以特殊的环向模式有序化。近期的实验与理论研究表明该相中出现铁电极化，尽管测得的极化较小，且铁电性的机制仍有争议。我们构建了 Landau 型理论，阐明了电极化、分子图案与无机晶格畸变模式之间的联系。我们发现了一种显著的非本征铁电性机制，类似于无机六方铁氧体与锰氧化物中的三聚化过程，但此处由金属-有机框架中有机分子的有序化驱动。我们的研究揭示了一个极为丰富的相图，并预测了拓扑畴壁，其中铁电性源于分子有序化导致的原胞三倍化。预测存在具有内部结构的宽畴壁。
引用
@article{arxiv.2204.09546,
title = {Ferroelectricity and topological vortices from molecular ordering in metal-organic frameworks},
author = {Francesco Foggetti and Alessandro Stroppa and Sergey Artyukhin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.09546},
year = {2022}
}