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性能稳定的PMN-PT和PIN-PMN-PT压电单晶
压电材料响应施加的电场，从施加的机械应力或机械应变中产生电荷。在最近的汽车中，它们用于测量道路状况的压力传感器和检测障碍物的后声纳。Pb(Zr,Ti)O 3 (以下简称 PZT) 陶瓷是一种铁电材料，已广泛应用于压电应用。然而，在过去的几十年里，已经开发出压电性能超过 PZT 陶瓷的 Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 (以下简称 PMN-PT) 和 Pb(In 1/2 Nb 1/2 )O 3 -Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 (以下简称 PIN-PMN-PT) 单晶 1, 2)。由于这些单晶具有优异的压电性能（压电常数d 33 高达2 000 pC/N，机电耦合因子k 33 高达0.9），可以提高医学超声图像的质量。
![arXiv:2501.17833v1 [cond-mat.mtrl-sci] 2025 年 1 月 29 日](/simg/g:\will\search\icon\source\0\0d0da7c897cf0aa1360c1d8a8e5885bd5b7478ff.webp)
arXiv:2501.17833v1 [cond-mat.mtrl-sci] 2025 年 1 月 29 日
位移铁电体中序参量的集体振幅模式称为铁素体，表示长程有序极化的振幅波动。在远低于相变温度 T c 的温度下，铁素体激发的能量在长波长极限内明显间隙。当接近 T c 时，该间隙急剧软化为最小值或无间隙值，从而对热性能产生重大贡献。在此背景下，我们通过结合位移铁电体的微观自洽相变理论来探索铁素体在热容量和热传输中的作用，而不是传统的将热性能仅归因于声学声子的方法。以铁电体 PbTiO 3 为例，我们表明，相变附近铁素体的软化对于准确捕捉热性能的实验温度和电场依赖性至关重要。
低维铁电 ABO 3 钙钛矿中对称性变换的光致发光检测
可再生能源的未来依赖于发现用于高密度储能的新材料。1 由于其多功能性、高极化电位和介电常数，铁电 (FE) ABO 3（A、B = 各种金属离子）钙钛矿是电容器技术中一类受欢迎的材料。2、3 PbTiO 3 和类似的钙钛矿基电容器由于 A 位 (Pb) 与 O 的偏心杂化而表现出出色的能量存储密度。3 然而，Pb 的毒性限制了它们的商业使用，因此需要无铅 FE 替代品。4 遗憾的是，由于 BO 6 八面体旋转/倾斜的反铁电畸变 (AFD) 畸变，导致中心对称 Pnma 空间群的优先稳定，室温下无铅 ABO 3 钙钛矿中的 FE 不稳定性受到抑制。 5 缺陷工程（Ca 掺杂、氧空位等）已被有效利用，通过修改 ABO 3 钙钛矿中的局部 A/B 位对称性来克服这些 AFD 畸变。6 传统上，
材料进展
虽然大多数材料都表现出正的 CTE，但有些材料会随着温度升高而收缩，并显示出负的热膨胀系数 (NTE)。众所周知的例子包括高度取向的芳香族聚酰胺 20、石墨和石墨烯 21、金属氧化物（例如 PbTiO 3、22 ZrW 2 O 8 23）和金属有机骨架（例如氰化锌 (Zn(CN) 2 )）。24 已知 Zn(CN) 2 具有相对较大的 NTE，范围从 0-180 K 时的 19.8·10 6 K 1 到 4 400 K 时的 14·10 6 K 1。3,8,9,25–27 Zn(CN) 2 的较大 NTE 归因于金属配体键的振动模式引起锌离子的横向振动位移，从而导致相邻 Zn 离子之间的距离减小。 8–10,28–31 Zn(CN) 2 的较大 NTE 使其成为一种有趣的材料，可用于形成具有可控 CTE 的复合材料。材料的 CTE 可以通过化学处理 1,32–35 和成分变化（例如 SiO 2 等填料）来控制。36 为了达到一定的 CTE，复合材料可以加入具有 NTE 的填料（或增强材料）。6,37
1 钙钛矿简介
钙钛矿是指一种晶体结构，并扩展到所有具有相同结构的材料，尽管它可能表现出非常不同的性质和性能。最初，钙钛矿仅表示具有 ABO 3 化学计量学晶体学家族的金属氧化物矿物。钙钛矿的起源可以追溯到 1839 年德国矿物学家古斯塔夫·罗斯在乌拉尔山脉发现富含绿泥石的矽卡岩。在这种矿物中发现了 CaTiO 3 成分，并以著名的俄罗斯地质学会主席列夫·A·佩罗夫斯基伯爵 (1792–1856) 的名字命名。此后，许多具有钙钛矿结构的金属氧化物，如 BaTiO 3 、PbTiO 3 和 SrTiO 3 ，得到了广泛的研究。许多氧化物钙钛矿被发现表现出铁电或压电特性 [1–3]。氧化物钙钛矿发现50多年后，Wells合成了一系列通式为CsPbX 3 (X=Cl, Br, I)的铅卤化物[4]。这些金属卤化物后来被证明具有钙钛矿结构ABX 3 ，其在高温下为立方结构，在低温下由四方畸变结构转变而来。CsPbX 3 的可调光电导性引起了电子性质研究的广泛关注，也催生了有机分子加成的思路[5, 6]。Weber发现有机阳离子甲铵 (CH 3 NH 3 + ) 取代Cs +形成CH 3 NH 3 MX 3 (M=Pb, Sn, X=I, Br)，发表了第一份有机铅卤化物钙钛矿的晶体学研究[7, 8]。 20 世纪末，Mitzi 等人合成了大量有机-无机卤化物钙钛矿。[9–11]。有机分子（例如小分子和大分子有机阳离子）为卤化物钙钛矿注入了新的活力，使其在光电、光伏、铁磁和反铁磁以及非线性光学领域具有更多样化的结构和物理特性。除了灵活的组件和多功能功能外，低形成能使卤化物钙钛矿易于