我院王佳副教授与吉林大学张鑫博士、韩永昊教授合作,在“压力调控铁电材料性质”研究中获得新进展。相关成果以“Evolution of dielectric and ferroelectric properties in LiTaO3 under high pressure”为题,发表于国际期刊《Journal of Materials Chemistry C》。
LiTaO3作为无铅铁电材料的典型代表,在发电机、锂离子电池和介电陶瓷等领域备受关注。本研究综合运用原位交流阻抗谱、X射线衍射、极化-电场(P-E)回线测试以及第一性原理计算,系统揭示了LiTaO3在高达50 GPa下的电学、介电及铁电行为演化规律。交流阻抗谱结果表明,晶格中锂离子的定向迁移可诱发LiTaO3产生显著的电致伸缩效应。随着压力升高,相对介电常数逐渐增大,并于37.2 GPa处达到峰值,此时材料由离子导电转变为电子导电。P-E回线测量进一步显示,在R3c相中,铁电性显著增强,饱和极化Ps和剩余极化Pr分别提升至原来的2.3倍和3倍;而在约37.0 GPa压力下,铁电性完全消失。结构分析表明,压力驱动TaO6八面体逐渐向TaO8多面体转变,从而引发从R3c相到Pnma相的结构相变。该转变不仅诱导了离子-电子传导机制的转变,也深刻调控了材料的铁电特性。本研究从高压调控的视角,为理解无铅铁电材料中结构演变与电学、铁电性能之间的内在关联提供了新的见解,有望进一步推动高性能铁电材料的设计与开发。


吉林大学张鑫博士为论文第一作者,我院王佳副教授与吉林大学韩永昊教授为共同通讯作者。该研究工作得到了吉林省自然科学基金和国家自然科学基金的资助。
初审:王 佳
复审:王 博
终审:任 勃