通过晶格化学实现铁电薄膜中的纳米尺度静电控制
材料科学
2025-03-12 v1
摘要
氧化物界面的纳米尺度静电控制实现了超出体材料范畴的物理现象和奇异功能。在技术相关的铁电薄膜中，界面介导的极化控制通常通过工程化退极化场来施加。相比之下，我们引入了极化表面和晶格化学工程作为一种替代策略。具体而言，我们通过利用Aurivillius模型系统的带电片层来工程化铁电氧化物异质结构中的电偶极子有序。通过原位追踪Aurivillius带电Bi₂O₂片的形成，我们揭示了它们的极化效应导致了特征性的Aurivillius面外反平行有序。接下来，我们将极化Bi₂O₂堆叠用作通用的静电环境来创建新的电偶极子构型。我们将多铁性BiFeO₃插入Aurivillius框架中，以在最终异质结构中稳定类铁电的非共线电偶极子有序，同时保持BiFeO₃的反铁磁序。因此，我们证明了工程化晶格化学可以在纳米尺度稳定非常规的铁电有序，这一策略可以扩展到电有序材料之外的领域。
引用
@article{arxiv.2503.08613,
title = {Nanoscale electrostatic control in ferroelectric thin films through lattice chemistry},
author = {Ipek Efe and Alexander Vogel and William S. Huxter and Elzbieta Gradauskaite and Iaroslav Gaponenko and Patrycja Paruch and Christian L. Degen and Marta D. Rossell and Manfred Fiebig and Morgan Trassin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.08613},
year = {2025}
}