太赫兹辐照下钙钛矿氧化物中振动非谐性辅助的相变

尽管对钙钛矿氧化物有广泛的研究兴趣,其低能耗、非破坏且可控的相变方法仍在探索之中,潜在机制尚不明晰。本文利用包含电子与非谐声子贡献的光学极化率来评估$\mathrm{PbTiO}_3$与$\mathrm{BaTiO}_3$在太赫兹辐照下的吉布斯自由能变化。这对应于一种离共振光控相变,而非激发电子带中热载流子或声子带中红外活性振动的共振方法。我们表明,中等强度太赫兹光可在室温300 K下触发$\mathrm{PbTiO}_3$铁电取向变体间的极化改变。此外,在相同条件下,通过改变入射光的方向与强度可驱动$\mathrm{PbTiO}_3$从低对称铁电相到高对称顺电相的相变。在$\mathrm{BaTiO}_3$中观察到类似结果。具体而言,声子谱与光学极化率被明显修饰并呈现温度依赖性,其中我们展示了非谐振动的显著影响。为揭示其非线性光学本质,我们进行了交变电场修饰的第一性原理分子动力学模拟,映射了离共振太赫兹辐照下的拉曼活性声子激发。