铁电晶体特性新发现，为未来材料发展提供了新方向

在铁电材料中，晶体结构变形，会自发极化，产生电场。由于这种独特的特性，无论是超声波机器、柴油喷油器，还是计算机存储器，都可以看到铁电材料的身影。铁电材料是当今最先进的技术的基础。铁电现象可以发生在出现其他自发转变的材料中，如铁磁体，这就产生了一种新型的铁电材料，称为杂合异常铁电体。然而，我们对这种材料的性质远未完全理解。发表在《应用物理学快报》上的新发现，有助于阐明这些材料的特性，并指出新的光电材料和存储应用的潜力。

来自中国的研究团队描述了一种杂合异常铁电体，Ca3Mn2O7。该小组研究了材料的铁电、磁电和光学特性。他们能够证明Ca3Mn2O7中的铁电性和它的磁性以及铁电性之间的耦合，这是一种关键特性，有可能应用在计算机中，以实现更快，更有效的位操作。

论文作者Shuai Dong说:“我们的工作解决了这一领域的一个长期难题，它可以推动这一领域向前发展，增强大家对继续研究这一领域的信心。”

像电池一样，铁电体也具有正负两极。然而，铁电体材料的主要特征是可以通过外部电场反转这种极化。

“这可能是有用的，因为它可以被用在设备上，以1和0的形式存储信息，”Dong说。“此外，极化的转换可以产生电流，可应用于传感器设备。”

与传统铁电体不同，普通杂化铁电体的性质直接来自于材料晶体晶格中的极性畸变，而杂合异常铁电体通过非极性畸变的组合产生极化。

当2011年首次推出杂合异常铁电体的概念时，提出了两种材料。在此后的几年中，通过实验证明了非磁性Ca3Ti2O7晶体的这种特性，但其磁性对应物Ca3Mn2O7的完整表征仍然难以捉摸。

“在Ca3Mn2O7中有多个过渡和阶段分离，这比早期的理论预期更复杂，”Dong说。“这种材料很复杂，泄漏严重，无法在高温下直接测量其铁电性。”

为了进一步了解Ca3Mn2O7的特性，董和他的合作者使用热电测量法证实了该材料的铁电性，该实验检测了其在一系列温度范围内的电性能以及Ca3Mn2O7的铁电磁滞回线，使用这种方法可以减轻一些外部泄漏。进一步的研究表明，Ca3Mn2O7表现出弱的铁磁性，可以通过电场对其进行调制。

长期以来，被传具有铁电和磁电性质的Ca3Mn2O7，也表现出强烈的可见光吸收特性，这表示其很适合光电设备。Ca3Mn2O7的这一特性可能会为从光伏电池到内置电场的光传感器等材料的使用铺平道路，这将带来比现在的设备更大的光生电压。

“最让我们惊讶的是之前没有人注意到它突出的光吸收效应，”Dong说。

Dong说，未来他希望探索Ca3Mn2O7的光电特性，并研究在晶体中引入铁是否会增强其磁性。

文章来源于PHYS ORG，原文题目：Newly discovered properties of ferroelectric crystal shed light on branch of materials，由材料科技在线汇总整理。