组分调制铁电体中的几何阻挫

几何阻挫是一种广泛存在的现象，源于某些基本相互作用与底层晶格几何结构之间的内在不相容性。几何阻挫催生了新的基本现象，并已知能产生引人注目的效应，如自旋冰、自旋液体和自旋玻璃等奇异态的形成。它还导致了分数电荷量子化和磁单极子等有趣发现。与几何阻挫相关的机制已被提出用于解释某些多铁体中弛豫行为的起源、巨磁电容耦合以及高温超导的异常和新机制。尽管过去 20 年来几何阻挫在磁性系统中得到了充分研究，但其在铁电材料（即表现出电偶极子而非磁偶极子的化合物）这一重要类别中的表现基本上尚属未知。在此，我们通过使用基于第一性原理的技术表明，组分梯度的铁电体具有与几何阻挫相关的特征“指纹”。这些系统具有高度简并的能量面，并表现出独特的临界现象。它们还揭示了涉及复杂空间组织的奇异有序态，包括新的条纹相。这些条纹呈现出螺旋态、拓扑缺陷和曲率。因此，组分梯度的铁电体可被视为将铁电体纳入能够表现几何阻挫的广泛材料类别的“缺失”环节。我们的从头算（ab-initio）计算为这一新型几何阻挫系统提供了深入的微观洞察。