高压合成CdCu3Ti3MnO12?δ四重钙钛矿的结构与多铁性调控及其器件应用潜力

来自高压合成领域的研究人员通过6 GPa/1173-1373 K条件成功制备CdCu3Ti3MnO12?δ(CCTMO)四重钙钛矿，揭示其立方相Im3结构及Cd2+/Mn3+价态特征。该材料在173-500 K展现弛豫铁电行为（εr达119，tanδ=0.82），2 K下呈现3.14 μB/f.u.的铁磁性，θP=143-179 K证实主控铁磁相互作用，为自旋电子学器件开发提供新型多功能材料基础。

　　

这项突破性研究展示了高压高温(HP-HT)技术合成的CdCu₃Ti₃MnO_12?δ四重钙钛矿(CCTMO)的独特性能。通过X射线衍射精修确认其立方晶系结构（空间群Im3），X射线光电子能谱验证Cd²⁺和Mn³⁺的离子态存在。有趣的是，材料在低温(2 K)会"觉醒"铁磁(FM)特性，饱和磁化强度达3.14玻尔磁子每化学式单元(μ_B/f.u.)，而室温下又恢复"温顺"的顺磁状态。

更令人称奇的是其介电性能：就像"记忆合金"具有热响应特性，所有样品在173-500 K区间表现出弛豫型介电行为，这归因于单电离氧空位(V_O^•)的定向迁移。当测试频率固定在10⁵ Hz时，1173 K烧结样品展现出119的高介电常数(ε_r)，而1373 K处理样品则"收敛"至81，这种可调控性为器件设计提供了灵活度。

磁性分析揭示出有趣的"性格分裂"：尽管存在反铁磁基态，但居里-外斯拟合得到的正θ_P值(143-179 K)暗示材料内存在铁磁(FM)主导的相互作用。这种磁电耦合特性使CCTMO成为开发下一代自旋电子学器件和微型电子元件的"明星材料"，为多功能氧化物材料家族增添了新成员。