材料科学：原子レベルで操作した界面がもたらす異常な電歪

電歪は、印加電場によって電場の二乗に比例する機械的変形が誘起されるという、誘電体の特性である。この効果の規模は通常、極めて小さい（単純な酸化物では10⁻¹⁹ m² V⁻²未満）。しかし、界面における対称性を破る現象によって、新たな特性を設計する効率的な戦略が得られる可能性がある。今回我々は、Gd₂O₃ドープCeO₂とEr₂O₃安定化δ-Bi₂O₃の交互層を、NdGaO₃基板上に界面を原子レベルで制御してエピタキシャル成長させることによって得られた、人工的な電歪効果を報告する。得られた電歪係数の値は、2.38 × 10⁻¹⁴ m² V⁻²で、これは、最もよく知られたリラクサー強誘電体を3桁上回る。理論計算によって、この電歪の大幅な増大が、界面での格子の不連続性によって付与される整合ひずみに起因することが示された。今回の人工的なヘテロ構造は、ナノ/マイクロアクチュエーションや最先端センサー向けに電歪材料や電歪デバイスを設計・操作する新たな道を開くものである。

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