英文原题：Unconventional Ferroelectricity with Quantized Polarizations in Ionic Conductors: High-Throughput Screening
通讯作者：吴梦昊，华中科技大学
作者：王雪辰，任洋洋，吴梦昊
铁电性通常是指原胞内离子偏移导致的自发极化现象。在离子导体中，离子在外场的作用下也能产生长程位移，但由于离子键无方向性的特性，离子导体的结构大多对称不具有自发极化。我们提出一种离子空位倾向于聚集的非常规铁电，将第一性原理计算与高通量筛选相结合寻找相关体系，并以KSnS4和Na4SnS4两种材料为例展示其有空位的情况下，离子的迁移可能产生具有量子化的极化值，即使一个局部空位也可能在离子导体中产生相当大的极化。
研究背景
铁电性已广泛应用于传感器、存储器等电子器件中。具有铁电性的材料通常含有非中心对称晶格和离子位移，例如，BaTiO3中Ti离子的偏离，产生的极化大致与离子的位移成正比，并可在电场作用下切换方向。在离子导体中，离子在外场的作用下也能产生长程位移，但由于离子键无方向性的特性，离子导体的结构大多高度对称，不具有自发极化。
文章亮点
我们提出一种可能存在于离子导体中的非常规铁电，即使该离子导体原本是中心对称的晶格结构，也可能在具有空位的情况下导致结构不对称，从而产生巨大的量子化极化。
内容介绍
本项工作通过高通量筛选与DFT计算相结合，从13万种无机材料中得出35种可能产生量子极化的离子导体铁电材料。
图1. (a) 高通量筛选的流程图；（b）最终的 383种离子导体的 DFT计算结果
图2. (a) KSnS4的结构示意图与迁移路径图；（b）Na4SnS4的结构示意图与迁移路径图；（c）两种材料的迁移势垒；（d）KSnS4的极化改变；（e）Na4SnS4的极化改变
以Na4SnS4和KSnS4为例，计算结果表明，这两种材料离子空位都可以通过离子通道进行迁移（图2a-b），而在迁移过程中能够翻转晶格常数整数倍的极化，即量子化极化（图2d-e），极化值可远超传统铁电材料。即使在晶格结构对称的材料中，也可产生这种非传统铁电极化。
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