(Ba,Sr)TiO$_3$ 中的点缺陷设计——关于团聚的见解

铁电体的功能特性及其随时间的变化关键取决于缺陷结构。特别是，点缺陷和由缺陷偶极子诱导的偏置电场会改变场滞后，并在疲劳和老化中起重要作用。然而，对于缺陷偶极子的有序性、团聚和强度如何影响相稳定性和功能特性，目前仍缺乏全面的理解。为了填补这些知识空白，我们针对原型铁电材料 (Ba,Sr)TiO$_3$，采用基于 \textit{ab\ initio} 的分子动力学模拟结合有效哈密顿量方法筛选了这些参数。我们的研究结果表明，缺陷的“活性表面积”而非缺陷浓度是决定性因素。在固定缺陷浓度下，团聚会减小“活性表面积”，从而减小缺陷诱导的相稳定性和场滞后变化。特别是，平面状缺陷团聚体显示出作为材料设计的有希望的途径，因为它们对场滞后的影响可以通过电场方向控制，且它们对相稳定性的影响表现出随缺陷偶极子强度的交叉行为。对于这种团聚，我们表明，由于收缩的双环场滞后，可恢复的存储能量甚至可以超过原始 (Ba,Sr)TiO$_3$ 在其顺电相中的响应。