陈大凯 ,蔡 苇,2 ,周 创 ,吴红迪,符春林,2

(1.重庆科技学院 冶金与材料工程学院,重庆 401331;2.纳微复合材料与器件重庆市重点实验室,重庆 401331)

人工智能、大数据等技术的飞速发展对信息存储材料的存储密度、速度、功耗等提出了更高的要求,基于铁电材料的非易失性存储器由于具有读写速度快(10 ns)、寿命长(1014次)和功耗低等优点引起了研究人员的广泛关注[1-4]。而同时具有铁电性和(反)铁磁性的多铁材料由于具有磁电耦合效应,可以实现多种逻辑状态,有望使存储密度显著提升,在多态存储器等方面具有重要的应用价值[5-11]。传统的单相多铁材料由于其极化和磁性产生机制,存在着磁电耦合弱[12]以及无法满足室温应用[13]等缺点。而非本征铁电性是由非极性畸变诱导产生,无需考虑传统铁电材料中极化和磁性电子构型的矛盾,更有利于获得具有更强磁电耦合的单相多铁材料[14-15]。近年来,具有Ruddlesden-Popper(R-P,An+1BnO3n+1,n=2)层状钙钛矿结构的等材料的杂化非本征铁电性(Hybrid Improper Ferroelectricity,HIF)逐渐引起关注,其铁电极化主要是由氧八面体的面内旋转(a0a0c+)和面外倾侧(a-a-c0)两种非极性畸变耦合引起的,这种新的极化来源为寻找新的单相多铁材料提供了重要途径。上述R-P 结构杂化非本征铁电体中,Ca3Ti2O7因在室温下具有较大的剩余极化强度(单晶在室温下的剩余极化强度约为8 μC/cm2)而备受关注,但其单晶和陶瓷的矫顽场强均较大。为进一步改善Ca3Ti2O7材料的铁电性,国内外学者在其制备方法及工艺优化、掺杂改性等方面开展了一系列的探索工作。……