金红石型羟基氧化物中的质子转移铁电性/多铁性
材料科学
2018-12-04 v1
摘要
FeOOH 等羟基氧化物矿物一直是地质学中研究地球内部以及化学中研究氧电催化活性的焦点。本文中，我们提供了其中一类新型铁电体或多铁体的第一性原理证据：GaOOH、InOOH、CrOOH、FeOOH 这些地壳中丰富的矿物已被实验证实具有畸变金红石结构，且具有可观的极化（高达 24 μC/cm²）和压电系数。由于其形成的 O–H···O 键难以对称化，它们的原子级厚度层可能具有垂直于层面的极化，且能抵御退极化场。此外，CrOOH（圭亚那石）被揭示为面内 I 型多铁体与垂直 II 型多铁体的组合，可通过应变调控，并可能实现磁性与铁电性之间理想的耦合。基于金属羟基氧化物与二氧化物之间可逆转换的实验证据，以及二者良好的晶格匹配便于外延生长，可构建由羟基氧化物与常见金属二氧化物（如 TiO₂、SnO₂ 和 CrO₂）组成的异质结构，用于铁电场效应晶体管和多铁隧穿结等多种应用。
引用
@article{arxiv.1811.00091,
title = {Proton-transfer Ferroelectricity / Multiferroicity in Rutile Oxyhydroxides},
author = {Menghao Wu and Tianci Duan and Chengliang Lu and Huahua Fu and Shuai Dong and Junming Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.00091},
year = {2018}
}