BiFeO3 基超晶格中氧八面体倾斜驱动的极性超序

铁电 - 介电超晶格因其能够阻碍极性序从而导致奇异极性织构的出现而重新引起关注。静电去极化被认为是在这些超晶格中产生复杂极性织构的原因，可以通过用金属层替换介电层来缓解。因此，人们会预期在铁电层中恢复接近均匀的极化状态。然而，在此我们利用密度泛函理论 (DFT) 计算表明，在结合多铁性 BiFeO3 和金属 SrRuO3 钙钛矿层的超晶格中，仍可能出现反极性运动。我们发现，在 BiFeO3/SrRuO3 超晶格中存在一种复杂的氧八面体倾斜序，即所谓的纳米孪晶相，并与更传统的相竞争。由于氧八面体倾斜波图案的存在以及由三线性能量耦合引起的反极性运动，它导致沿面外方向的化学周期加倍。我们还表明，BiFeO3 层中的面外极性位移可能会通过强四线性耦合项逆转（反）极性位移。此处确定的氧倾斜驱动耦合揭示了在基于超晶格的极性金属和混合非本征（反）铁电体中工程和调控极性位移的新方法。