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凝聚态物理 > 材料科学

arXiv:2502.19919v2 (cond-mat)
[提交于 2025年2月27日 (v1) ,最后修订 2025年5月6日 (此版本, v2)]

标题: 硝酸锂中的巨大介电响应和电极化

标题: Colossal Dielectric Response and Electric Polarization in Lithium Nitrate

Authors:Na Du, Yan Zhao, Enting Xu, Jianwei Han, Peng Ren, Fei Yen
摘要: 硝酸锂 LiNO$_3$被确认在粉末样品中,在临界温度$T$$_W$ = 306 K 以上时,在 1 千赫兹下的介电常数$\epsilon$' 大于 6x10$^6$。对于单晶样品,在经过简单的“活化”过程后,在 280-340 K 温度范围内,$\epsilon$' 可以保持高于 10$^5$,且损耗因子低于 10。 此外,热释电电流测量表明LiNO$_3$具有铁电性,其电极化强度为$P$= 1,200$\mu$C/cm$^2$。 两者$\epsilon$和$P$都是已知材料中最高的之一。 我们提出一个模型,说明$\epsilon$' 和$P$的巨大幅度可能源于宏观层面上平面 NO$_3$$^-$ 的齿轮啮合与脱离过程。 我们的结果有可能推动陶瓷电容器的边界。
摘要: Lithium nitrate LiNO$_3$ is identified to possess a dielectric constant $\epsilon$' larger than 6x10$^6$ at 1 kHz in powder samples above the critical temperature $T$$_W$ = 306 K. For single crystalline samples, $\epsilon$' can be sustained to remain above 10$^5$ and the dissipation factor below 10 in the temperature region of 280-340 K after a simple 'activation' process. Moreover, pyroelectric current measurements show LiNO$_3$ to be ferroelectric with an electric polarization of $P$ = 1,200 $\mu$C/cm$^2$. Both $\epsilon$' and $P$ are amongst one of the highest in all known materials. We propose a model suggesting the mechanism underlying the colossal magnitudes of $\epsilon$' and $P$ to stem from a gearing-ungearing process of the planar NO$_3$$^-$ at the macroscopic level. Our results potentially push the boundaries of ceramic capacitors.
评论: 16页,6张图表,附录材料在论文发表后可获取
主题: 材料科学 (cond-mat.mtrl-sci) ; 应用物理 (physics.app-ph); 化学物理 (physics.chem-ph)
引用方式: arXiv:2502.19919 [cond-mat.mtrl-sci]
  (或者 arXiv:2502.19919v2 [cond-mat.mtrl-sci] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2502.19919
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Fei Yen [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 2 月 27 日 09:41:03 UTC (1,166 KB)
[v2] 星期二, 2025 年 5 月 6 日 14:57:54 UTC (1,410 KB)
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