混合不当铁电体中极化切换的干预策略
材料科学
2026-01-19 v1
摘要
混合不当铁电体（HIFs）在电子和自旋电子器件中的潜力取决于其切换极化的能力。尽管八面体旋转与倾斜之间的耦合已得到充分建立，但决定切换势垒的因素仍然难以捉摸。在本研究中，我们探索了这一领域，以展示因果推理在揭示控制 HIFs 中铁电切换势垒机制中的关键作用。通过结合因果发现、因果干预和第一性原理模拟，我们识别出容差因子、A 位阳离子半径失配、外延应变以及八面体旋转/倾斜为关键参数，并量化了它们的相互作用如何直接影响切换势垒。我们的工作得出了三个关键见解：(a) 该分析识别出控制广泛 A 位层状双钙钛矿和超晶格家族中极化反转的结构描述符，(b) 它揭示了非平凡的、材料特异性的旋转-倾斜机制，包括一个反直觉的协同路径，即旋转和倾斜同时变化而降低势垒，这一效应大多无法通过传统的朗道或第一性原理方法获得，以及 (c) 它将这些材料特异性机制映射到实验上可实现的参数，表明来自正交晶格衬底（如 NdScO、NdGaO）的外延应变可以有选择地调节八面体畸变，从而在多种成分中实现势垒降低。这些结果建立了将成分、结构和应变与极化切换联系起来的、可操作的材料设计原则，同时突显了因果推理在指导智能、机制驱动的复杂功能氧化物工程策略中的潜力。
引用
@article{arxiv.2512.02916,
title = {Intervention Strategies for Polarization Switching in Hybrid Improper Ferroelectrics},
author = {Ayana Ghosh and Palanichamy Gayathri and Sathiyamoorthy Buvaneswaran and Saurabh Ghosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.02916},
year = {2026}
}