最近西安交大前沿院多学科材料研究中心博士生杨阳和青年教师纪元超副教授在任晓兵教授指导下,首次发现了一种能有效增强弛豫铁电体性能的机制,该发现为设计高性能弛豫铁电体材料提供了一种全新思路。该项成果于9月24日发表在物理学旗舰期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters,IF:9.227)上。前沿院为该论文的第一作者单位及通讯作者单位。
本文首次在弛豫铁电体体系中提出了一种全新的物理概念——准同型弛豫体边界(MRB),发现其能够数倍增强弛豫铁电体性能。具体表现为:
在报道的铌酸钾钠—钛酸钡(KNN-BT)弛豫铁电体体系中,相对于非MRB成分MRB成分实现了在超过100摄氏度的宽温域范围内,近1.5倍的介电性能增强以及近3倍的电致伸缩效应的增强。MRB增强弛豫铁电体性能机制,类似于传统铁电材料中的准同型相界(MPB)增强机制。作者们发现弛豫铁电体虽然宏观上表现为单一“顺电相”的特征,但是微观尺度上具有不同晶体对称性的PNRs,即存在四方弛豫铁电体(T relaxor)和三方弛豫铁电体(R relaxor)。作者们利用的PNRs能够具有不同的对称性,构建MRB,从而实现了增强弛豫铁电体性能的目标。
该工作首次提出了微观尺度下的弛豫铁电体边界,并发现其具有显著增强弛豫铁电体性能的效应。