高极化率半导体与含锂石型结构单元材料中铁电性的普适起源

Ziye Zhu; Jiaming Hu; Yubo Yuan; Hua Wang; Xiao Lin; Wenbin Li

doi:10.1021/acs.nanolett.5c00569

高极化率半导体与含锂石型结构单元材料中铁电性的普适起源

材料科学 2025-12-19 v1

作者: Ziye Zhu , Jiaming Hu , Yubo Yuan , Hua Wang , Xiao Lin , Wenbin Li

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摘要

我们发现，一大类具有锂石型结构单元的 [Pb $_2$ F $_2$ ] 和 [Bi $_2$ O $_2$ ] 基混合阴离子材料是处于铁电性边缘的高极化率层状半导体。第一性原理计算表明，在这一材料家族中，PbFBr、BiOCl、BiCuOSe、Bi $_2$ OS $_2$ 和 Bi $_5$ O $_4$ S $_3$ Cl 等多种化合物的静态介电常数比典型半导体高出一个数量级。此外，当施加百分之几的拉伸应变时，它们会发生铁电相变。研究发现在原型锂石 $\alpha$ -PbO 中应变诱导的铁电相变所证实，这些材料的铁电相变具有普适起源，即由阳离子 6s $^2$ 孤对电子以及 [Pb $_2$ F $_2$ ] 和 [Bi $_2$ O $_2$ ] 层的锂石型结构所促成的阳离子 $p$ 轨道跨能带隙强杂化。这些结果确立了具有锂石型结构单元的材料作为一个临近铁电性的、庞大且多功能的高极化率层状半导体家族，为多功能材料设计提供了广阔机遇。

关键词

锂石型结构铁电性层状半导体高极化率第一性原理计算孤对电子

引用

@article{arxiv.2412.11577,
  title  = {Highly Polarizable Semiconductors and Universal Origin of Ferroelectricity in Materials with a Litharge-Type Structural Unit},
  author = {Ziye Zhu and Jiaming Hu and Yubo Yuan and Hua Wang and Xiao Lin and Wenbin Li},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2412.11577},
  year   = {2025}
}

备注

7 pages, 3 figures

高极化率半导体与含锂石型结构单元材料中铁电性的普适起源

摘要

关键词

引用

备注

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