典型萤石型铁电体的相变

尽管铁电二氧化铪（$\mathrm{HfO_2}$）已成为微电子领域一种技术上重要的材料，其铁电性的物理起源仍不甚明了。四方 $P4_2/nmc$ 相通常被认定为其顺电母相，但在布里渊区中心并无软模。本工作中，我们提出，类二氧化铪的 $Pca2_1$ 铁电体家族中的顺电-铁电相变可用 $Pcca$-$Pca2_1$ 相变来描述，其中 $Pcca$ 母相将根据应变条件演化为 $Pca2_1$ 铁电相或中心对称的 $P2_1/c$ 单斜相。在连续相变的语境下，$Pcca$ 相与这两个相直接关联。二氧化铪被视为该家族的一个特例，因其所有阴离子均为氧而具有偶然的原子简并性。该理论还与从化学角度解释二氧化铪铁电性的七配位理论相关联。此外，本文还讨论了促进二氧化铪中铁电相的应变条件。