Deciphering the Effect of Defect Dipoles on the Polarization and Electrostrain Behavior in Perovskite Ferroelectrics

钙钛矿(结构) 极化(电化学) 材料科学 凝聚态物理 偶极子 铁电性 化学物理 光电子学 结晶学 电介质 化学 物理 物理化学 有机化学
作者
Geng Huangfu,Jie Wang,Haiming Zhang,Jingsheng Chen,Zhen Liu,Yiping Guo
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
被引量:10
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.4c03042
摘要

Defect dipoles are crucial for regulating electromechanical properties in piezoelectric ceramics, but their effects on polarization and electrostrain behaviors are still unclear. Here, a reasonable theoretical model is proposed and evidenced by experiments to address a long-standing puzzle of the relationship between the internal bias field and defect dipoles. By incorporating the additional polarization induced by defect dipoles, we refine the classical theory to account for the recently reported asymmetric giant-strain behaviors. Phase-field simulation reveals the electrostrain evolution in response to defect dipole elastic distortion and additional polarization. This work not only elucidates the effect of defect dipoles on polarization and electrostrain but also advances the theoretical understanding of defects in piezoelectrics.
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