超四方相BaSnO3诱导的SrTiO3/BaSnO3超晶格中的巨铁电性
材料科学
2025-01-07 v1
摘要
钙钛矿BaSnO3具有Sn s轨道导带底，这使其作为透明导电氧化物母体化合物而备受关注，但也排除了相关化合物BaTiO3所特有的铁电不稳定性。在这项工作中，我们使用第一性原理方法研究了(001)压缩应变对BaSnO3的影响。我们发现，在低压缩应变下，对称性破缺使立方BaSnO3转变为非极性四方相，并在约-5%处发生一级相变，进入一个隐藏的高极化铁电超四方相。基于实验上BaSnO3与SrTiO3之间的晶格失配约为-5.2%，并且厚度小于3个单胞的BaSnO3层已在SrTiO3上实现了共格生长，我们研究了一系列具有一个或两个单胞BaSnO3和数个单胞SrTiO3的SrTiO3/BaSnO3超晶格。我们发现这些超晶格具有大极化的铁电性。我们提出，超晶格中铁电性的起源是BaSnO3和SrTiO3层的机械和电耦合，即BaSnO3层受SrTiO3层压缩应变诱导的超四方极化态，以及SrTiO3层被极性BaSnO3层极化。由于BaSnO3层中独特的电子态，铁电性的实现为设计新型电子器件带来了希望。
引用
@article{arxiv.2501.02802,
title = {Supertetragonal BaSnO3 induced giant ferroelectricity in SrTiO3/BaSnO3 superlattices},
author = {Jing Li and Qing Zhang and Karin M. Rabe and Xiaohui Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.02802},
year = {2025}
}