综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话:021-64321087
  • 商业服务电话:13918059423
  • 技术服务电话:13918059423
  • 联系人:崔老师 
  • 服务邮箱:shxtb@163.com
  • 地址:上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

上海硅酸盐所在PbZrO3基反铁电材料的极化序构研究中取得新进展

日期: 2024-05-13
浏览次数: 73

来源:中国科学院上海硅酸盐研究所

反铁电钙钛矿氧化物中自发极化会呈现丰富的调制序构,在电场激励下可以实现反铁电态和铁电态之间的可逆或不可逆转变,并伴随着强烈的电荷、体积或热量变化,成为储能、换能和驱动等应用的关键物理基础。近日,中国科学院上海硅酸盐研究所许钫钫研究员带领的材料透射电镜显微结构表征团队和王根水研究员带领的铁电陶瓷材料与器件研究团队开展深入合作,在PbZrO3基反铁电材料的极化序构研究方面取得新进展。

目前,国际上关于PbZrO3基反铁电材料的基态结构存在广泛争议,理论上提出了多种能量相近并相互竞争的极化序构。这其中,一种具有三倍调制周期的亚铁电相吸引了科研人员的广泛兴趣,因为它是唯一一种调制周期小于经典四倍周期的反铁电相。因此,从实验上来验证这一新型亚铁电相的客观存在与调控,对于深入认识PbZrO3基反铁电材料具有重要意义。在这样的背景下,上海硅酸盐所的研究团队通过构建晶格失配诱导相分离的策略,在PbZrO3薄膜中构建出理论预测的三倍周期调制结构,并且其体积分数可以通过薄膜的厚度进行调控。一方面,实验发现了这种特殊的三倍调制周期亚铁电相与经典的四倍调制周期反铁电相形成交替共生的分相结构,宽度约为3~20 nm,在[100]取向的薄膜中,两相的界面平行于(110)面,且贯穿薄膜;另一方面,研究揭示了三倍调制周期亚铁电相随薄膜厚度增大而逐渐增多的现象,这一现象背后的物理机制主要与反相畴界有关。薄膜/衬底界面通过形成失配位错释放了大部分衬底对薄膜的压应力,失配位错、薄膜厚度和热膨胀系数等多种因素决定了薄膜内反相畴界的密度。由于反相畴界是三倍周期调制结构的形核点和前驱体,从而通过控制反相畴界的形成就实现了利用膜厚来调控三倍周期亚铁电相的体积分数。这些结果为深入认识PbZrO3基反铁电材料的极化序构和利用新型三倍周期结构开展性能研究提供了基础。

相关研究结果以“Room-temperature Stabilizing Strongly Competing Ferrielectric and Antiferroelectric phases in PbZrO3 by Strain Mediated Phase Separation”为题发表在Nature Communications(DOI: 10.1038/s41467-024-47776-6)。该工作第一作者为上海硅酸盐所博士后于子怡,论文通讯作者为傅正钱副研究员、王根水研究员和许钫钫研究员,苏州大学许彬教授和华东师范大学张媛媛副教授研究团队为该工作提供了重要支持。以上研究工作得到了国家自然科学基金和上海市科委项目的资助和支持。

截至目前,研究团队围绕PbZrO3基反铁电材料的结构及其与性能关系的研究已取得了系列进展,包括揭示了PLZST反铁电相的亚铁电性极化序构及其与转折电场的关联机制(Nat. Commun. 2020, 11, 3809);揭示了面缺陷对双阶和多阶电滞回线的作用机制(Chem. Mater. 2021, 33, 6743 & ACS Appl. Mater. Inter., 2021, 13, 60241);发现了温度诱导电魔梯行为及其对宽温域温度稳定性的贡献(Sci. Adv. 2022, 8, eabl9088);阐明了反铁电/铁电相界处的原子尺度相变机理(Nat. Commun. 2022, 13, 1390)等,该系列研究工作加深了对PbZrO3基反铁电材料物理机制和构效关系的理解和认识。



Hot News / 相关推荐
  • 2024 - 05 - 27
    点击次数: 1
    冶金工程学院绿色冶金与过程强化研究所肖燕飞教授在稀土浸出液高效除杂领域取得重要突破,成果在国际顶级期刊《Journal of Cleaner Production》(1区Top,影响因子11.1)发表了题为“Reducing rare earth loss by adding acetic acid in the aluminum removal process of rare earth lea...
  • 2024 - 05 - 24
    点击次数: 3
    来源:X-MOL杂化金属卤化物材料是一类新兴的光电功能材料,在发光二极管、光学防伪、X射线探测等领域具有广泛的应用前景。传统的杂化金属卤化物通常由A位的有机阳离子和B位的金属-卤素多面体阴离子基元组成。然而,如何扩大新型高性能杂化金属卤化物种类,并提供相应体系的设计策略,仍然是一项挑战。近日,南方科技大学化学系毛陵玲(点击查看介绍)团队通过简单的液相法合成了一系列双金属杂化卤化物材料,其化学通式为...
  • 2024 - 05 - 24
    点击次数: 2
    来源:厦门稀土材料研究中心稀土资源作为我国优势矿产资源之一,为我国高质发展提供重要的助力,但天然稀土矿产作为不可再生的重要矿产资源,如何实现高质/值循环再利用就稀土行业最为关注的课题之一。  基于此,以“碳达峰、碳中和的双碳战略”、“固废处置与资源循环再利用”、以及“美丽中国中的水体高效治理”等重大战略需求为牵引,中国科学院海西研究院厦门稀土材料研究中心(厦门稀土材料研究所)杨帆课题组基...
  • 2024 - 05 - 23
    点击次数: 3
    来源:上海交通大学热致变色材料是一类能够响应外部温度变化而改变其光学性质(包括颜色、透明度和反射率)的物质。这些材料因其多功能性而获得了极大的关注,并广泛应用于太阳辐射和热能的动态控制领域。近些年热致变色钙钛矿材料通过外部热刺激可表现出可逆的光学性质变化被认为是有前途的热刺激响应材料,其具有可调性质、快速响应和有效光调制的潜在能力。近日,上海交通大学中英国际低碳学院姚琳副教授团队在材料领域国际知名...
  • Copyright ©Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1  沪公网安备 31010402010140号
    主办单位:上海市稀土协会 指导单位:上海市稀土材料开发应用办公室 承办单位:上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务