Polar metall
En polär metall , metallisk ferroelektrisk eller ferroelektrisk metall är en metall som innehåller ett elektriskt dipolmoment . Dess komponenter har en beställd elektrisk dipol. Sådana metaller borde vara oväntade, eftersom laddningen bör leda genom de fria elektronerna i metallen och neutralisera den polariserade laddningen. Men de finns. Förmodligen var den första rapporten om en polär metall i enkristaller av kupratsupraledarna YBa 2 Cu 3 O 7−δ ,. En polarisation observerades längs en (001) axel genom pyroelektriska effektmätningar, och polariseringens tecken visade sig vara reversibel, medan dess storlek kunde ökas genom polning med ett elektriskt fält. Polariseringen visade sig försvinna i supraledande tillstånd. De ansvariga gitterdistorsionerna ansågs vara ett resultat av syrejonförskjutningar inducerade av dopade laddningar som bryter inversionssymmetri. Effekten användes för tillverkning av pyroelektriska detektorer för rymdtillämpningar, med fördelen av stor pyroelektrisk koefficient och lågt inre motstånd. En annan ämnesfamilj som kan producera en polär metall är nickelatperovskiterna . Ett exempel som tolkas för att visa polärt metalliskt beteende är lantannickelat, LaNiO3 . En tunn film av LaNiO3 odlad på (111) kristallytan av lantanaluminat , (LaAlO3 ) tolkades vara både ledare och ett polärt material vid rumstemperatur. Resistiviteten hos detta system visar emellertid en uppgång med sjunkande temperatur, och följer därför inte strikt definitionen av en metall. tjocka (1-2 nm) på (100) kristallytan av LaAlO3, kan LaNiO3 vara en polär isolator eller polär metall beroende på ytans atomavslutning. Litiumosmat, LiOsO 3 genomgår också en ferroelektrisk övergång när den kyls under 140K. Punktgruppen ändras från R3c sin centrosymmetri till R3c och förlorar . Vid rumstemperatur och lägre är litiumosmat en elektrisk ledare, i enkelkristallin, polykristallin eller pulverform, och den ferroelektriska formen uppträder endast under 140K. Över 140K beter sig materialet som en vanlig metall. Konstgjord tvådimensionell polär metall genom laddningsöverföring till en ferroelektrisk isolator har realiserats i LaAlO 3 / Ba 0,8 Sr 0,2 TiO 3 / SrTiO 3 komplexa oxidheterostrukturer.
Nativ metallicitet och ferroelektricitet har observerats vid rumstemperatur i bulk enkristallin volframditellurid (WTe 2 ) ; en övergångsmetalldikalkogenid (TMDC). Den har bistabila och elektriskt omkopplingsbara spontana polarisationstillstånd som indikerar ferroelektricitet. Samexistens av metalliskt beteende och omkopplingsbar elektrisk polarisation i WTe 2 , som är ett skiktat material , har observerats i lågtjockleksgränsen för två- och treskikt. Beräkningar tyder på att detta härrör från vertikal laddningsöverföring mellan skikten, som växlas genom glidning mellan skikten. I april 2022 rapporterades en annan polär metall vid rumstemperatur som också var magnetisk, skyrmioner och Rashba-Edelstein-effekten observerades.
PW Anderson och EI Blount förutspådde att en ferroelektrisk metall kunde existera 1965. De inspirerades att göra denna förutsägelse baserad på supraledande övergångar och den ferroelektriska övergången i bariumtitanat . Förutsägelsen var att atomer inte rör sig långt och endast en liten icke-symmetrisk deformation av kristaller inträffar, säg från kubisk till tetragonal. Denna övergång kallade de martensitisk. De föreslog att man skulle titta på natriumvolframbrons och InTl-legering. De insåg att de fria elektronerna i metallen skulle neutralisera effekten av polarisationen på global nivå, men att ledningselektronerna inte starkt påverkar transversella optiska fononer, eller det lokala elektriska fältet som är inneboende i ferroelektricitet .