当微量水驾驶：水合介导的BiFeO$_3$介电与传输行为
材料科学
2026-03-26 v1
摘要
微量水可以显著性地改变功能氧化物的介电响应，但此类效应在大量报道巨型介电行为的系统中仍鲜被注意。本文探讨了亚1 wt% 掺杂水对多孔BiFeO陶瓷介电松弛、电荷传输和界面极化性质的影响。宽带介电光谱显示，在水合状态下，主导松弛过程表现为异常巨大的介电强度（ -）和显著的鞍点偏离阿姆斯壮动力学，表明在多孔氧化物系统中出现非阿姆斯壮松弛行为。这些特征仅在水合状态下出现，脱水后即消失，而主导热激活松弛时间尺度的本征激活势垒则相当。与受水合控制的层状黏土矿物介电响应进行比较发现，类似的定性偏离即使在BiFeO中水分几乎降低十五倍时也可出现，凸显了受限水在晶粒边界、孔表面和内部界面上的有效性。综上所述，微量受限水可在多孔氧化物陶瓷中对介电和传输异常作出主要的外在贡献。脱水控制的介电循环可为重新评估巨型介电响应、Maxwell-Wagner型效应以及水合引起的现象在功能氧化物材料中提供实用的诊断框架。
引用
@article{arxiv.2603.24145,
title = {When Trace Water Dominates: Hydration-Mediated Dielectric and Transport Behaviour in BiFeO$_3$},
author = {Subir Majumder and Gilad Orr and Paul Ben-Ishai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.24145},
year = {2026}
}