氧化物中的极化子、自由电荷局域化和有效介电常数

本综述将讨论氧化物中几种类型的自由电荷局域化及其对此类材料有效介电谱的影响。第一种是铁电网络中残余杂质在单胞尺度上的极化子局域化。第二种是自由电荷在宏观界面（如陶瓷中的表面、电极和晶界）上的集体局域化。极化子已在许多氧化物钙钛矿中观察到，主要是在存在多种稳定电子构型的阳离子时。在锰氧化物中，此类极化子的密度如此之高，以至于驱动了相互作用的极化子形成净晶格。另一方面，在BaTiO3和LiNbO3等铁电材料中，极化子密度通常非常小，但它们能强烈影响宏观电导率。描述了此类极化子对铁电材料介电谱的贡献。即使是残余杂质（如铁）也能在极低温度下诱发明确的异常。这主要是由局域极化子与它们嵌入的高度可极化铁电网络之间的相互作用引起的。将更详细地描述SrTiO3中此类残余极化子的情况，强调液氦温度下的量子极化子态。最近，几种非铁电氧化物已被证明具有巨大的有效介电常数。首先表明，在非常不同的化合物（施主掺杂BaTiO3、CaCu3Ti4O12、LuFe2O4、Li掺杂NiO等）中，此类参数的频率/温度行为非常相似。这种相似性表明这些化合物中巨大介电常数具有共同起源。宏观界面处的空间电荷局域化可能是这种极高介电常数的关键。