通过空位和阳离子工程实现 A 位缺陷钙钛矿的可切换极化

尽管缺陷在晶体中不可避免且通常对材料性能有害，但当经过调控时，它们可以成为诱导功能性的关键要素。在这里，我们证明了一种 A 位缺陷钙钛矿 Y$_{1/3}$TaO$_3$ 在 $Pb2_1m$ 相中表现出室温铁电性，这是由有序空位与 TaO$_6$ 八面体旋转耦合实现的。缺陷有序钙钛矿常常由于竞争的结构不稳定性而陷入中心对称的非公度态；我们通过成分选择优先考虑旋转不稳定性而非极性不稳定性来规避这一点。与典型的非本征铁电体（是铁电体）不同，Y$_{1/3}$TaO$_3$ 中空位层上消失的偶极子允许局域偶极子产生净铁电排列，从而增强了极化。加热时，Y$_{1/3}$TaO$_3$ 在 $\simeq$750 K 转变为顺电非公度相，其原子排列反映了在混合非本征铁电体中观察到的畴拓扑结构。对调制相的超空间分析揭示了一条通过外延应变改善室温极化的途径，这由我们的晶格动力学计算所证实。这种缺陷有序策略应可推广到其他非本征铁电体，包括磁电多铁性材料，为放大原本有限的宏观极化提供了一条途径。