铁电体是一类重要的功能材料，其自发极化强度在外电场作用下可发生反转，同时与应力、温度、光等物理量具有较强的耦合效应，因此，在非易失性存储、微电子、微驱动、红外传感及光电子等领域有着重要应用。近年来，科研人员利用基底对薄膜的夹持作用，在异质外延铁电薄膜系统中实现了对自发极化强度、居里温度等重要性能参数的调控，大大拓展了铁电材料的使用范围。从原理上讲，铁电单晶和陶瓷等块材的性能同样可被应力调控，但由于它们在使用条件下处于无束缚状态，无法从外部对其施加应力，从而限制了这种调控手段的应用。
我院能源与环境材料创新团队成员王进博士及合作者在由较低密度前驱体转化而来的钙钛矿型钛酸铅晶须中发现，一定直径范围的样品中的晶格自发畸变存在异常增大，同时其自发极化强度及居里温度也有明显增益，定量分析表明这些增强结果与理论所预测的负压（等向拉伸应力）所导致的性能增强效应高度吻合，对应的负压可达GPa量级。对晶型转换过程的相场模拟进一步揭示出在钙钛矿型钛酸铅晶须中观测到的负压增强效应正是源于其前驱体向钙钛矿转变过程中由表及里、逐步收缩的转化机制。该工作是自美国Rutgers大学课题组2003年发表第一性原理预测以来对铁电体中负压增强效应的首次实验验证。Nature Materials杂志邀请Cornell 大学的Darrell G. Schlom和Craig J. Fennie教授在刊物同期对此成果进行了专文评述。美国著名物理杂志Physics Today也将该项成果作为热点进行了报道。
负压作为与正压相对应的物理概念，其对材料性能的影响之前主要停留在理论研究层面，而该项研究工作揭示了一种在实验上通过控制相变以在固体材料中构造负压的可能途径，因此有望促进对其他诸多材料体系中负压效应的探讨。王进博士在该研究工作中得到了中国自然科学基金的支持。
论文链接：
http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4365.html
相关评述及报道链接：
http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4391.html
