SrTiO3自支撑薄膜中的八面体与极性相变
材料科学
2024-03-28 v1
摘要
从极端应变到弯曲，操纵氧化物钙钛矿自支撑薄膜的可能性为其性质带来了全新的图景，并使它们离应用更近了一步。因此，充分理解此类薄膜的固有性质至关重要，其中维度和表面效应可能在定义材料基态性质方面起主要作用。本文报道了典型氧化物SrTiO3（STO）厚度为20、30、40和80 nm的自支撑（FS）薄膜的性质。我们发现，弛豫的超薄STO FS薄膜在高达85 K的温度下变为极性，这与块体的量子顺电行为形成对比。我们的发现基于利用透射模式太赫兹时域光谱探测到的铁电软模向铁电转变温度Tc的软化及其在Tc以下随温度进一步降低的连续硬化。我们发现Tc几乎没有厚度依赖性。此外，我们通过X射线衍射（XRD）探测表征TiO6八面体旋转的超晶格反射，表征了STO FS中的反铁畸变（AFD）相变。我们的结果表明，与块体STO相比，其相变温度更高，并且存在不平衡的畴分布，倾向于旋转轴位于面内。X射线线性二向色性结果进一步显示，表面处Ti xz/yz轨道优先占据，但在薄膜内部t2g态完全简并，表明AFD畸变并未强烈影响t2g分裂。这些发现证明STO FS薄膜具有与块体明显不同的性质。
引用
@article{arxiv.2403.18577,
title = {Octahedral and polar phase transitions in freestanding films of SrTiO3},
author = {Ludmila Leroy and Shih-Wen Huang and Chun-Chien Chiu and Sheng-Zhu Ho and Janine Dössegger and Cinthia Piamonteze and Elsa Abreu and Alessandro Bombardi and Jan-Chi Yang and Urs Staub},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.18577},
year = {2024}
}
备注
12pages, 4 figures