Giant piezoelectric effects of topological structures in stretched ferroelectric membranes

铁电性 偶极子 压电 凝聚态物理 材料科学 密度泛函理论 分子动力学 极化(电化学) 相界 极地的 单斜晶系 化学物理 相(物质) 拓扑(电路) 物理 结晶学 电介质 晶体结构 计算化学 化学 光电子学 量子力学 物理化学 复合材料 组合数学 数学 天文
作者
Yihao Hu,Jiyuan Yang,Shi Liu
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2401.05789
摘要

Freestanding ferroelectric oxide membranes emerge as a promising platform for exploring the interplay between topological polar ordering and dipolar interactions that are continuously tunable by strain. Our investigations combining density functional theory (DFT) and deep-learning-assisted molecular dynamics simulations demonstrate that DFT-predicted strain-driven morphotropic phase boundary involving monoclinic phases manifest as diverse domain structures at room temperatures, featuring continuous distributions of dipole orientations and mobile domain walls. Detailed analysis of dynamic structures reveals that the enhanced piezoelectric response observed in stretched PbTiO$_3$ membranes results from small-angle rotations of dipoles at domain walls, distinct from conventional polarization rotation mechanism and adaptive phase theory inferred from static structures. We identify a ferroelectric topological structure, termed "dipole spiral," which exhibits a giant intrinsic piezoelectric response ($>$320 pC/N). This helical structure, primarily stabilized by entropy and possessing a rotational zero-energy mode, unlocks new possibilities for exploring chiral phonon dynamics and dipolar Dzyaloshinskii-Moriya-like interactions.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
nannan发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
111发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
周百成完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
duduguai发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
调研昵称发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
倦梦还发布了新的文献求助10
7秒前
Owen应助拉长的梦竹采纳,获得30
8秒前
野牛先生关注了科研通微信公众号
8秒前
仁爱的荷花关注了科研通微信公众号
9秒前
weirdo发布了新的文献求助10
9秒前
魔幻的访云完成签到 ,获得积分10
9秒前
11秒前
11秒前
13秒前
欢呼的夏波完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
17秒前
17秒前
我是老大应助活泼颜采纳,获得10
17秒前
星辰大海应助活泼颜采纳,获得10
17秒前
大模型应助Elary采纳,获得10
17秒前
烟花应助淡定的往事采纳,获得10
18秒前
18秒前
星辰大海应助默默的航空采纳,获得10
21秒前
大个应助nannan采纳,获得10
21秒前
直率小蕊发布了新的文献求助10
21秒前
DAYDAY发布了新的文献求助10
22秒前
CodeCraft应助小黑是个甜仔采纳,获得100
22秒前
jingtan完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
jjjj完成签到,获得积分10
23秒前
25秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
Kinetics of the Esterification Between 2-[(4-hydroxybutoxy)carbonyl] Benzoic Acid with 1,4-Butanediol: Tetrabutyl Orthotitanate as Catalyst 1000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Handbook of Qualitative Cross-Cultural Research Methods 600
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3138986
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2789907
关于积分的说明 7793124
捐赠科研通 2446296
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1301017
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626087
版权声明 601096