西安理工大学材料科学与工程学院，西安 710048
与传统铁电材料相比，具有准同型相界(MPB)的铁电体具有增强的介电、压电和电光性能。通过传统固相烧结技术获得致密的(1-x)Ba2NaNb5O15-xSr2KNb5O15 (BNN-SKN)钨青铜结构陶瓷二元固溶体系，系统研究了BNN-SKN的结构、介电和铁电性能，探究迄今尚未确定的MPB区域。Ccm2与P4bm共存的MPB在x = 0.7附近，随着SKN含量的增加，所测样品的相变温度及介电常数均在x = 0.7附近取得极值，Tm = 170.1 ℃, eTR= 1 211, em = 3 326，给出了BNN-SKN体系的铁电性能，并讨论了该二元体系铁电性变化的影响因素。
钨青铜结构 准同型相界 铁电性 介电性能 tungsten bronze structure morphotropic phase boundary ferroelectric properties dielectric properties
1 华南理工大学 华南软物质科学与技术高等研究院，广东 广州 510640
2 华南理工大学 前沿软物质学院，广东 广州 510640
铁电性是电介质具备的一种自发极化状态，普遍发现于对称性较低的晶（固）体材料体系。流体或高流动性软物质材料通常呈现高对称性，因而与铁电性的要求是相违背的。引入强极性或者铁电性是液晶新材料领域备受关注的策略，对开发新型柔性光电器件具有重要意义，在液晶乃至软物质流体材料中一直充满挑战性。相比于传统的液晶和软物质材料，铁电向列相液晶具备多种变革性性质，包括超高介电常数、强非线性光学响应、低电压驱动以及高流动性等，为开发新型先进的柔性光学和电学器件提供了新的可能性。本文介绍了铁电向列相液晶的发展历史，重点阐述了铁电向列相液晶与分子结构之间的关系、物理拓扑结构及特征物性，总结并展望了铁电向列相液晶的未来应用前景，尤其是在新型存储设备、柔性高端光电子器件、非线性光学等领域具有巨大潜力。
铁电性 液晶 非线性光学 铁电向列相 极性 ferroelectricity liquid crystal nonlinear optics ferroelectric nematic polarity 辐射研究与辐射工艺学报
2022, 40(6): 060202
华东师范大学 电子科学系, 极化材料与器件教育部重点实验室, 上海 200241
多铁材料在新型器件领域的应用非常广泛, 其研究已成为当今材料研究领域的热点之一。钛酸钡(BaTiO3, BTO)在室温下具有较强的铁电性、高介电常数和电光特性等丰富的物理性能, 吸引了科研人员对其进行多铁化的研究。本工作通过固相烧结法制备BTO和BaTi0.94(TM1/2Nb1/2)0.06O3(TM = Mn/Ni/Co)陶瓷, 系统研究了B位共掺杂对陶瓷的生长特性与电学、磁学和光学方面的影响。实验结果表明: 掺杂有效抑制了六方相的产生, 样品晶体结构由四方相向立方相转变, 不同元素离子半径的差异使得相变的程度有所不同。通过拉曼散射发现BTO基陶瓷四方相的特征峰变弱, 进一步证明了共掺杂导致四方相减少。介电温谱表明BaTi0.94(TM1/2Nb1/2)0.06O3的居里温度(TC)也较BTO有大幅度降低, 同时样品的铁电性虽然也明显削弱, 但是还保持有较好的铁电性, 这些都和晶体结构的相变程度密切相关。磁性测试结果表明: 在三组共掺组分中, Ni-Nb共掺杂具有最好的室温铁磁性, 铁磁性的形成机制可以通过F中心交换(F-center exchange, FCE)理论来解释。与BTO相比, BaTi0.94(TM1/2Nb1/2)0.06O3的带隙明显减小, 这主要是因为掺杂产生杂质能级使带隙减小, 与能带理论吻合。上述结果表明: 通过B位共掺杂可以获得室温下铁电性与铁磁性共存的BTO基多铁陶瓷, 有望在多铁性功能器件中获得更广泛的应用。
钛酸钡 铁电性 多铁性 掺杂 BaTiO3 ferroelectric multiferroic doping
1 中国科学院深圳先进技术研究院先进材料科学与工程研究所，深圳 518055
2 深圳先进电子材料国际创新研究院，深圳 518100
3 中国科学技术大学纳米科学技术学院，苏州 215123
4 湖北大学材料科学与工程学院，武汉 430062
多铁性材料是一种同时具有铁电、铁弹、铁磁等两种或者两种以上“铁性”的材料，可以通过多种序参量的耦合产生新的效应，在电子信息、传感、存储、无线网络等领域具备广阔的应用前景。当前在室温下具有强磁电耦合效应的多铁性材料仍然是学者们研究的重点，但基于多铁材料的器件还没有实现应用。应变工程是一种可以有效影响多铁材料物理性质的调控手段，通过晶格与电子、自旋、轨道等的相互作用来影响材料的电、磁、光、声等物理特性，因此通过应变调控多铁性薄膜结构和性能，受到了研究人员的广泛关注。本文通过调研多铁性材料中应变工程的研究，总结了应变调控手段及其对材料物理性能的影响，期望为多铁性材料的研究和发展提供研究思路。
多铁性材料 应变工程 铁电性 铁磁性 负电容特性 薄膜 磁电耦合 multiferroic material strain engineering ferroelectricity ferromagnetism negative capacitance thin film magnetoelectric coupling
1 中国科学院福建物质结构研究所, 中国科学院光电材料化学与物理重点实 验室, 福建 福州 350002
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室, 福建 福州 350108
深紫外非线性光学晶体是深紫外全固态激光器的关键部件。由于带隙、非线性光学系数、双折射率等因素的限制, 除 KBe2BO3F2 晶体外, 现有非线性光学晶体皆难以通过相位匹配实现深紫外激光输出。基于准相位匹配原理实现深紫外激光输出是解决深紫外非线性光学晶体相位匹配问题的新思路。综述了氟化钡镁 (BaMgF4) 晶体、镁方硼石 (Mg3B7O13Cl) 晶体、 硼锗酸镧 (LaBGeO5) 晶体的特性, 并介绍了这些晶体基于准相位匹配原理应用于激光输出的研究进展。最后提出了有关准相位匹配深紫外非线性光学晶体研究的建议, 并进行了展望。
非线性光学 铁电性 准相位匹配 深紫外 nonlinear optics ferroelectricity quasi-phase-matching deep-ultraviolet
1 杭州电子科技大学理学院物理系, 浙江 杭州 310018
2 中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心, 安徽 合肥 230031
光学二次谐波产生技术是研究材料极化特性和对称性的重要工具,利用搭建的显微二次谐波产生光路,对生长在SrTiO3衬底上的BaTiO3薄膜样品进行了二次谐波产生测试。结果表明,BaTiO3薄膜在面内方向具有二重旋转对称性。在四种偏振模式下测量了样品的二次谐波信号,结果表明,随着基频光入射功率的变化,二次谐波强度的图样也发生了变化。当入射光功率为7.5~7.7 mW时,信号发生突变;当入射光功率大于7.5 mW时,水平偏振出射光的二次谐波信号图样主峰减弱,次峰增强。
非线性光学 二次谐波产生 二维材料 铁电性 薄膜
1 中科院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室, 上海 200083
2 上海师范大学, 上海 200233
利用旋涂法制备并采用氢气退火处理得到P(VDF-TrFE)/Ag复合薄膜, 在XRD图像上可以观察到在2θ=38.1°的Ag(111)相的衍射峰, 同样在SEM图像上观察到银纳米粒子的存在.在薄膜的红外透射光谱上可以观察到β相特征峰的蓝移, 这可归结为银纳米粒子与偶极子的相互作用.银纳米粒子的掺杂增强了薄膜的铁电和介电性能.与传统退火方式处理的纯P(VDF-TrFE)薄膜相比, 纳米银掺杂比例为10%的P(VDF-TrFE)/Ag复合薄膜的铁电剩余极化强度和介电常数分别提高了32.5%和13.3%.介电损耗不随纳米银掺杂比例的增加而变化的现象不符合渗流理论.
聚偏二氟乙烯 氢气退火 银纳米粒子 铁电性 渗流理论 PVDF hydrogen annealing Ag nanoparticle ferroelectric percolation theory
1 中国石油大学化学化工学院,东营,257061
2 中国石油大学机电工程学院,东营,257061
3 中国石油大学物理科学与技术学院,东营,257061
应用固体与分子经验电子理论(EET)计算了铁电材料PbTiO3的价电子结构,根据得到的价电子结构,提出计算原子有效价电子数的近似公式和计算自发极化强度的方法,并计算了PbTiO3在铁电相的自发极化,计算结果与实验数据进行了对比分析,指出该经验理论用于研究铁电现象的可行性和有效性.
经验电子理论(EET) 价电子结构 铁电性 自发极化 原子与分子物理学报
2007, 24(z1): 140
