东南大学JACS：通过塑性相过渡使得铁电材料具有多重极轴

【引言】

铁电体是研究和应用最多的极性晶体材料。区分铁电体和其他极性铁电材料的首要特点是铁电体的极化可以被其施加的电场改变。铁电陶瓷已经证明，其应用就是基于极性的转变。分子铁电体作为传统无机陶瓷铁电体的有益补充和替代，在基础研究和高技术应用方面具有重要的价值。分子铁电体一般只有单极轴，不像无机陶瓷铁电体那样具有多极轴，可以方便地以多晶形式使用，因而严重地制约了分子铁电体多晶薄膜在器件中的应用

【成果简介】

东南大学有序物质科学研究中心游雨蒙教授、熊仁根教授、叶恒云副教授（通讯作者）等率领的科研团队发现，简单的高氯酸四乙基铵盐具有十二重极轴，是一种类陶瓷型分子铁电体。其所具有的在铁电化合物极中的等效极化可以使其基于极化切换和铁电处理而得到广泛的应用，特别在多晶相的形成过程中。它的发现成功解决了困扰分子铁电材料应用的一大难题——单极轴瓶颈，为分子铁电体的应用迈出了革命性的一步

【图文导读】

图1：三维空间结构公式和四乙基高氯酸铵图片

该物质具有12个铁电轴

图2：四乙基高氯酸铵晶体结构图

（a） 晶体结构透视图显示出其具有分层结构；

（b）[1 0 0]方向上的透视图与NaCl[1 0 0]方向上的不同。

图3：塑性转变相的铁电以及相关性能

（a）四乙基高氯酸铵晶体DSC曲线；

（b）复介电常数的实部与温度的关系；

（c）二次谐波发生信号与温度的关系；

（d）自发极化与场的关系。

图4：横向压电力显微镜相

（a、c）四乙基高氯酸铵薄膜横向压电力显微镜相；

（b、d）四乙基高氯酸铵薄膜幅度图像；

（e、f）显示局部磁滞回线的函数，该函数即为相位和振幅的信号作为选择点的前端电压的函数。

图5：四乙基高氯酸铵变温实验PXRD图谱和铁电材料的可能的极化矢量

（a）四乙基高氯酸铵变温实验PXRD图谱；

（b）铁电材料的可能的极化矢量。

文献链接：Molecular Ferroelectric with Most Equivalent Polarization Directions Induced by the Plastic Phase Transition（J. Am. Chem. Soc., 2016, DOI:10.1021/jacs.6b08817）

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