β角畸变稳定反铁电性：ZrO2-LSMO层状结构设计新策略

《Advanced Materials》：β-angle Distortion Stabilized Antiferroelectricity in Engineered ZrO2-LSMO Laminate Structure

本研究针对外延氟化物中反铁电性稳定难题，报道了通过ZrO2-LSMO异质结设计，利用位错诱导β角畸变实现Pbca相稳定化，揭示了相变机制并构建应变相图，为氟氧化物信息存储与能量存储器件优化提供新途径。

　　

萤石结构薄膜因其无尺度特性以及与互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的优异兼容性，在铁电/反铁电领域备受关注。尽管外延铁电氟化物薄膜已推动机理理解和性能优化，但在外延氟化物中稳定反铁电性仍存在挑战，限制了基础认知和设备潜力。本研究报道了在LSAT（110）衬底上生长的ZrO₂-LSMO层状结构中稳定了反铁电Pbca相，并实现了Pbca与Pca2₁相之间的可逆非易失性转变。通过LSMO插层引入的不连续外延界面产生高密度刃型与螺位错，施加剪切应变并诱导ZrO₂中β角畸变。结合密度泛函理论的系统晶格畸变分析揭示了β角畸变在稳定Pbca相及调控相变中的关键作用。研究进一步建立了不同应变状态下ZrO₂外延薄膜的相稳定性图谱。该工作填补了外延氟化物体系反铁电性研究的长期知识空白，并证明β角畸变可作为反铁电性能的可调控设计参数，为优化氟氧化物信息存储与能量存储器件提供了新路线。