正交 RMnO$_3$（R = Gd - Lu）的依赖于单轴的结构与多铁性质

通过调节晶体结构来控制材料性能已尝试使用各种技术，例如静水压、化学压力和外延。这些技术通过改变所有维度的晶胞来成功改善性能并实现所需功能。为了更详细地理解晶格与材料性能之间的关系，希望研究较少参数的影响。在此，我们利用化学压力和外延的组合来修改多铁正交 RMnO$_3$（R=稀土，o-RMnO$_3$）体系的单一晶格参数。通过在(010)取向的 YAlO$_3$ 衬底上连贯地生长一系列 o-RMnO$_3$（R = Gd - Lu）薄膜，化学压力的影响仅沿 $b$-轴反映。因此，获得了一系列 $a$ ~ 5.18 {\AA}、5.77 {\AA} < $b$ < 5.98 {\AA}、$c$ ~ 7.37 {\AA} 的 o-RMnO$_3$。拉曼光谱分析揭示 $b$-轴参数的变化引起了名义上“固定”的 $ca$-平面内氧的位移。它们的铁电基态独立于 $b$-轴参数，在上述范围内沿 $a$-轴显示 ~1 $\mu$C cm$^{-2}$ 的极化，除了 $b$ ~ 5.94 {\AA} 对应于 TbMnO$_3$ 显示 ~2 $\mu$C cm$^{-2}$。这一结果意味着只要 $ca$-平面的尺寸固定为 7.37 {\AA} $\times$ 5.18 {\AA}，o-RMnO$_3$ 的多铁序对于 $b$-轴参数几乎是稳健的。