经典铁电体中的热致相界


美国宾夕法尼亚州立大学纳米材料中心与CNM的X射线显微镜组和纳米材料科学中心的科学家合作,观察铁电BaTiO 3 中的新型单斜相亚相。发现新发现的低对称中间相在简单铁电体的热致相界附近是局部稳定的,并且它们在非线性光学和压电性质方面表现出很大的增强。这些发现揭示了铁电体中的相变与基础微结构密切相关。利用CNM硬X射线纳米探针的独特结构敏感性的纳米级扫描X射线衍射测量毫不含糊地证实了子相的固有单斜性质。这一发现为“绿色”高性能纳米能源材料的设计提供了独特的机会。 BaTiO 3 的(220)峰和(点)2的(右)衍射图的纳米级扫描X射线衍射空间图(图8) ;比例尺8嗯。这个投影图像是整个结构,存在几微米的材料。

即使在无铅BaTiO 3 和KNbO 3 这些已经被研究了60多年的经典材料中,这个新的观察结果表明,这些新的观察结果表明,已知的相变。这导致在常规干涉电转变周围的宽温度范围内出现中间单斜相。由于这种现象是由于复杂域微观结构中竞争铁电 - 铁弹性域之间的机械和偶极相互作用引起的,需要在相同空间位置的先进的纳米尺度分辨的多技术测量来正确揭示微观层面上的基础物理。这项工作表明,在稳定的中间阶段,压电和非线性光学性质可以大大增强,甚至新的诱导。由于通过应力和磁场降低对称性的机制原则上对于所有非临界铁电晶体系统是通用的,这些结果表明高性能相的设计的许多可能性,可以从简单的无铅铁电体创建独特的纳米级能量材料。

硬X射线纳米探针光束线位于阿贡的高级光子源。

来源:ANL