虽然顺电体中异常铁电性的发现为丰富铁电族的多样性和促进新功能的发展提供了巨大的机遇，但将顺电相转变为铁电相仍然具有挑战性。有鉴于此，北京科技大学陈骏教授等人提出了一种通过引入M/O缺陷（M为金属）钙钛矿纳米域来驱动顺电体转变为铁电态的方法。

本文要点：

1）通过引入缺乏Ti/O的钙钛矿纳米域，在SrTiO₃同质外延薄膜中实现了强室温铁电性。引入Ti/O缺陷钙钛矿纳米域的SrTiO₃同质外延薄膜的最大极化（P_max）为41.6 µC cm⁻²，具有增加的四方性（c/a=1.038）和极高的热稳定性（T_stable），最高可达1098 K。铁电磁滞测量和压电力显微镜（PFM）证实了其强大的宏观铁电性能。

2）原子尺度扫描透射电子显微镜（STEM）、X射线吸收光谱（XAS）和拉曼光谱的联合研究系统地揭示了纳米域的Ti和O空位对周围晶格施加了拉伸应变。这引起了立方-四方结构的转变，并增强了Ti 3d-O 2p轨道杂化以及极性振动模式，从而导致了薄膜中Ti和Sr原子的极性位移。密度泛函理论（DFT）计算进一步阐明了这种具有典型双阱朗道能级分布的铁电有序在本质上是由Ti/O缺陷晶胞中的电子掺杂效应稳定的。

这项研究表明，精确控制顺电体中不同组成元素是发现新铁电材料或其他功能材料的有效途径。

Tianyu Li et al. Strong Room-Temperature Ferroelectricity in Strained SrTiO₃ Homoepitaxial Film. Adv. Mater. 2021, 2008316.

DOI: 10.1002/adma.202008316.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202008316