应变诱导SrTiO$_3$膜介导的经典到量子跨越
材料科学
2025-02-05 v1 介观与纳米尺度物理
强关联电子
摘要
机械应变为对称性破坏相变提供了有效的控制手段。在量子介电SrTiO3中，应变可通过修改局部Ti势能景观来诱导铁电相变。然而，脆性bulk材料只能承受有限的应变范围（~0.1%）。利用纳米厚度自由悬浮膜，我们在单个自由悬浮SrTiO3膜上演示了原位应变诱导的可逆铁电相变。我们通过在Ti-K预峰处测量Ti 3d轨道的局部各向异性来检测铁电有序，而应变通过X射线衍射确定。随着厚度减小，SrTiO3膜在>1%的拉伸应变循环下保持弹性。超过温度依赖临界应变后出现稳健的位移式铁电性。有趣的是，我们在低温下发现了从经典铁电相变到量子相 regime的跨越，这增强了应变诱导的铁电性。我们的结果为在低维量子材料中通过应变工程实现功能性物性的新机遇提供了洞察，并为理解量子介电SrTiO3中铁电涨落的作用提供了新的见解。
引用
@article{arxiv.2502.02586,
title = {The Classical-to-Quantum Crossover in strain-induced ferroelectric transition in SrTiO$_3$ membranes},
author = {Jiarui Li and Yonghun Lee and Yongseong Choi and Jong-Woo Kim and Paul Thompson and Kevin J. Crust and Ruijuan Xu and Harold Y. Hwang and Philip J. Ryan and Wei-Sheng Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.02586},
year = {2025}
}
备注
19 pages, 4 figures