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证实电子电介质具有压电性和铁电性

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摘   要:研究小组合成电介质氧化物TmFe2O4单晶,并基于单晶的X射线结构分析和压电响应显微镜的测量,对该化合物在室温下具有压电性和铁电性进行了实证,并发现起源是铁离子中的电子的局域化和铥(Tm)离子的位移。

关键词:电介质、压电性、铁电性、介电性能、RFe2O4

 

研究小组以TmFe2O4材料(一种被称为电子电介质的氧化物)为对象,基于物理性能测量、结构分析和理论计算的结果,对该材料在室温下既具有压电性又具有铁电性进行了实证,并在原子水平上阐明了这种介电性能的机理。

由于人们普遍认为组成式为RFe2O4(R是稀土元素或第13族元素In(铟))的氧化物是由铁离子的电荷分布控制着介电性能,因此该氧化物被称为电子电介质。2005年,有报道称R为Lu(镥)的化合物是铁电体。随后,其他研究小组根据实验和理论计算,发表了一篇否定该化合物具有铁电性的论文。从那时起,关于该化合物固有介电性能的讨论仍在继续,但尚未得出结论。

此次,研究小组合成了类似化合物TmFe2O4的单晶,并基于单晶的X射线结构分析和压电响应显微镜的测量,对该化合物在室温下具有压电性和铁电性进行了实证。此外,研究发现,其起源是铁离子中的电子的局域化和铥(Tm)离子的位移。据此,可以大致解决上述关于RFe2O4介电性能的争议问题,尽管是部分解决。

 

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