Novas medições revelam lacunas fundamentais, ópticas e de transporte distintas em óxidos ferroelétricos, derrubando suposições de longa knowledge sobre seu comportamento eletrônico
Os materiais ferroelétricos possuem um dipolo elétrico permanente, uma separação interna dos centros das redes iônicas positivas e negativas, que pode ser invertida pela aplicação de um campo elétrico. Eles também sofrem uma mudança estrutural a uma temperatura dependente do materials. conhecida como temperatura de Curie, acima da qual esse comportamento dipolar desaparece. Apesar de possuírem dipolos permanentes, os ferroelétricos são materiais isolantes. Essas propriedades os tornam valiosos em tecnologias como sensores, atuadores e dispositivos de memória.
Neste trabalho, os pesquisadores estudam os gaps de materiais ferroelétricos para melhor possibilitar seu uso em conversão de energia, catálise e dispositivos optoeletrônicos, onde a compreensão da absorção de luz e do comportamento dos elétrons é essencial. Tradicionalmente, o band hole em ferroelétricos tem sido tratado como um único número. No entanto, os ferroelétricos não são semicondutores convencionais. Eles contêm cargas localizadas, polarons, dipolos internos e desordem estrutural. Esses recursos dão origem a três band gaps distintos, não um.
Existe o band hole elementary intrínseco, definido como a diferença do estado elementary entre a banda de valência totalmente ocupada e a banda de condução completamente vazia. A lacuna óptica menor está associada a transições induzidas pela luz envolvendo pares elétron-buraco ligados (excitons), e a lacuna de transporte ainda menor associada à condução elétrica através de portadores eletrônicos localizados.
Neste estudo, os autores determinam as lacunas fundamentais, ópticas e de transporte usando X–espectroscopia de fotoelétrons de raios, espectroscopia óptica e medições de condutividade elétrica, respectivamente, para NBT–6BT e NaNbO₃. Os valores de lacuna elementary são ainda apoiados por cálculos DFT. Como essas três lacunas diferem em cerca de 1 eV ou mais, diferentes experimentos têm sondado diferentes lacunas o tempo todo, o que significa que os resultados ópticos e elétricos anteriores foram frequentemente comparados incorretamente, levando a interpretações errôneas generalizadas. A conclusão estabelece que os ferroelétricos possuem três lacunas energéticas fundamentalmente diferentes, explica por que diferem, fornece uma estrutura para medi-los, confirma seus valores teoricamente e destaca por que esta distinção é essential para projetar futuras tecnologias energéticas e eletrônicas.
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Perspectivas e aplicações próximas a transições de fase quântica ferroelétricas: uma revisão de questões-chave por P Chandra, GG Lonzarich, SE Rowley e JF Scott (2017)