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名义无中心对称缺陷氧化物中可调且持久的宏观极化

材料科学 2025-09-29 v3

摘要

在材料中引入对称性破坏可导致功能性的出现。这可以在微观和宏观层面通过施加外部刺激(如机械应力、电场、温度或化学修饰)来实现。例如,在存在局部带电缺陷或其簇的情况下,可在材料中形成非零净偶极矩,从而改变晶体结构、电荷态以及材料中的静电势。本文我们展示了一种以缺陷为导向的对称性破坏方法,允许在无中心对称氧化物GdxCe1xO2δ\mathrm{Gd}_x\mathrm{Ce}_{1-x}\mathrm{O}_{2-\delta}(CGO)薄膜中实现内置极化。我们的结果表明,CGO薄膜中的可开关且持久的热电效应由氧空位的再分布所主导。这导致约180μCm2K1\mu\mathrm{C}\cdot\mathrm{m}^{-2}\cdot\mathrm{K}^{-1}的显著且持久的热电系数。我们的发现突显了通过操控从无中心对称基态中的离子缺陷,可开发出高性能、可持续且环保的极化薄膜材料的潜力。这一方法为在当前和未来的能源和电子应用中扩展极化材料提供了新的机遇。

关键词

引用

@article{arxiv.2505.09745,
  title  = {Tunable and Persistent Macroscopic Polarization in Nominally Centrosymmetric Defective Oxides},
  author = {D. -S. Park and N. Pryds and N. Gauquelin and M. Hadad and D. Chezganov and A. Palliotto and D. Jannis and J. Íñiguez-González and J. Verbeeck and P. Muralt and D. Damjanovic},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2505.09745},
  year   = {2025}
}