立体化学活性孤对电子在引入高温铁电性中的关键作用

本文对两种langasite化合物Ba$_3$TeCo$_3$P$_2$O$_{14}$（无孤对电子）和Pb$_3$TeCo$_3$P$_2$O$_{14}$（Pb$^{2+}$ 6$s^2$孤对电子）进行了比较结构、介电和磁性研究，以精确探究在立体化学活性孤对电子存在下室温自发极化的产生。在Pb$_3$TeCo$_3$P$_2$O$_{14}$中，Pb 6$s$与Pb 6$p$及O 2$p$的混合使孤对电子呈立体化学活性。该立体化学活性孤对电子在晶胞内引起大的结构畸变并产生极性几何，而Ba$_3$TeCo$_3$P$_2$O$_{14}$化合物由于无任何此类效应而保持非极性结构。因此，变电场下的极化测量证实了Pb$_3$TeCo$_3$P$_2$O$_{14}$的室温铁电性，而Ba$_3$TeCo$_3$P$_2$O$_{14}$则并非如此。为理解铁电性的微观机制进行了详细研究，揭示了极性TeO$_6$八面体单元以及Pb-六边形的潜在激发活动。