<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Mater.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Materials</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Mater.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-8016</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1100964</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fmats.2022.1100964</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Materials</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>The morphologies of twins in tetragonal ferroelectrics</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">He et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fmats.2022.1100964">10.3389/fmats.2022.1100964</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>Ningbo</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="fn" rid="fn1">
<sup>&#x2020;</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2111808/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Cuiping</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="fn" rid="fn1">
<sup>&#x2020;</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Lei</surname>
<given-names>Chihou</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2102583/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Yunya</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/253880/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>Key Laboratory of Low Dimensional Materials and Application Technology of Ministry of Education</institution>, <institution>School of Materials Science and Engineering</institution>, <institution>Xiangtan University</institution>, <addr-line>Xiangtan</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Department of Aerospace and Mechanical Engineering</institution>, <institution>Saint Louis University</institution>, <addr-line>Saint Louis</addr-line>, <addr-line>MO</addr-line>, <country>United States</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2101004/overview">Qingzhen Yang</ext-link>, Xi&#x2019;an Jiaotong University, China</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2104334/overview">Hong-Hui Wu</ext-link>, University of Science and Technology Beijing, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2106695/overview">Jiaming Zhu</ext-link>, Shandong University, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Chihou Lei, <email>chihou.lei@slu.edu</email>; Yunya Liu, <email>yyliu@xtu.edu.cn</email>
</corresp>
<fn fn-type="equal" id="fn1">
<label>
<sup>&#x2020;</sup>
</label>
<p>These authors have contributed equally to this work</p>
</fn>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Mechanics of Materials, a section of the journal Frontiers in Materials</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>22</day>
<month>12</month>
<year>2022</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2022</year>
</pub-date>
<volume>9</volume>
<elocation-id>1100964</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>17</day>
<month>11</month>
<year>2022</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>25</day>
<month>11</month>
<year>2022</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2022 He, Li, Lei and Liu.</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>He, Li, Lei and Liu</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>Twins, as a special structure, have been observed in a small number of experiments on ferroelectrics. A good understanding of the morphologies of twins is very important for twin engineering applications in ferroelectric materials. In this work, the morphologies of twins in tetragonal ferroelectrics are investigated using the compatibility analysis of the transformation strains and spontaneous polarization and the energetic analysis. The tetragonal BaTiO<sub>3</sub> single crystal is chosen as an example for the material system. The results show that the lamellar twin structures with <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the twin plane have been identified by both compatibility analysis and energetic analysis, which is consistent with the experimental observations. In addition to <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> twin structures, <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> twin structures can also appear in tetragonal ferroelectrics. Furthermore, stable state uncharged twin boundaries and metastable charged twin boundaries are distinguished by energetic analysis, where the spontaneous polarization is compatible across the uncharged twin boundaries, while it is not compatible across the charged twin boundaries. The results predicted by the compatibility analysis and energetic analysis are consistent, thus providing a pathway for understanding the morphologies of twins.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>ferroelectric</kwd>
<kwd>twin</kwd>
<kwd>compatibility analysis</kwd>
<kwd>energetic analysis</kwd>
<kwd>ferroelectric variant</kwd>
</kwd-group>
<contract-num rid="cn001">11572276</contract-num>
<contract-sponsor id="cn001">National Natural Science Foundation of China<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100001809</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn002">Natural Science Foundation of Hunan Province<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100004735</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn003">Science and Technology Program of Hunan Province<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100019081</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn004">Hunan Provincial Innovation Foundation for Postgraduate<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100010083</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn005">Saint Louis University<named-content content-type="fundref-id">10.13039/100010390</named-content>
</contract-sponsor>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Due to their piezoelectric, dielectric, pyroelectric, ferroelectric, and electrocaloric properties, ferroelectric materials have shown great potential in sensors, actuators, capacitors, memories, solid-state refrigeration, and micro-electromechanical systems (<xref ref-type="bibr" rid="B14">Garcia and Bibes, 2012</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Hwang et al., 2014</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B34">Martin and Rappe, 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B22">Li et al., 2018a</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B44">Stadlober et al., 2019</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Isaeva and Topolov, 2021</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B33">Manan et al., 2021</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B39">Shan et al., 2021</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B2">Asapu et al., 2022</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B10">Dan et al., 2022</xref>). The region with the same polarization is known as the ferroelectric domain, which corresponds to a ferroelectric variant. Different ferroelectric domains correspond to different ferroelectric variants with different transformation strains and spontaneous polarizations (<xref ref-type="bibr" rid="B31">Liu and Li, 2009</xref>). To form stable domain configurations, these variants must satisfy the compatibility conditions on transformation strains and spontaneous polarizations, leading to minimum energy. In tetragonal ferroelectrics, 90&#xb0; and 180&#xb0; domains have been observed (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Le et al., 2013</xref>). In rhombohedral ferroelectrics, 71&#xb0;, 109&#xb0;, and 180&#xb0; domains have been observed (<xref ref-type="bibr" rid="B7">Chen et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B1">Anthoniappen et al., 2017</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B45">Wan et al., 2021</xref>). In addition, the charged domain walls, across which the strain compatibility condition is satisfied, but the polarization compatibility condition is not satisfied, have been reported in the theoretical and experimental aspects (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Liu et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Liu and Li, 2009</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B27">Li et al., 2016</xref>). Therefore, the formation of domain structure is the basis for understanding the functional properties of ferroelectric materials. It is also the technological application of underpinned ferroelectric materials, making domain engineering being an effective way to enhance the performance of ferroelectrics (<xref ref-type="bibr" rid="B40">Shelke et al., 2011</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B21">Li et al., 2017</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Geng et al., 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B38">Qiu et al., 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B5">Chen et al., 2022</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B19">Lei and Liu, 2022</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B29">Liu et al., 2022</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B49">Xu et al., 2022</xref>).</p>
<p>Domain engineering for ferroelectric materials has been extensively studied from both experimental and theoretical perspectives (<xref ref-type="bibr" rid="B40">Shelke et al., 2011</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B21">Li et al., 2017</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Geng et al., 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B38">Qiu et al., 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B5">Chen et al., 2022</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B19">Lei and Liu, 2022</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B29">Liu et al., 2022</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B49">Xu et al., 2022</xref>). It is well known that twin structures are often observed in metals and alloys (<xref ref-type="bibr" rid="B28">Li et al., 2018b</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B43">Song et al., 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B26">Li et al., 2023</xref>). Based on the formation of twins, twin engineering is widely used to enhance the mechanical properties of materials (<xref ref-type="bibr" rid="B9">Cheng et al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B25">Li et al., 2022</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B6">Chen et al., 2023</xref>), thermal properties (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Gao et al., 2021</xref>), electrical properties (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Lei et al., 2018</xref>). Although domain engineering in ferroelectrics has received extensive attention, twins in ferroelectrics have rarely been reported. It is noticed that the 90&#xb0; ferroelectric domain in some literature is called &#x201c;twin&#x201d;, but it is not a twin structure whose lattice should be symmetrical about the twin planes.</p>
<p>Twin structures have been experimentally observed in BaTiO<sub>3</sub> powders (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Eibl et al., 1987</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B37">Qin et al., 2010</xref>). For example, Qin et al. synthesized twinned BaTiO<sub>3</sub> powders using BaCl<sub>2</sub> and TiO<sub>2</sub> at low temperatures, and their twin plane is <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> plane (<xref ref-type="bibr" rid="B37">Qin et al., 2010</xref>). By calcining a powder mixture of BaCO<sub>3</sub> and TiO<sub>2</sub> at 1100&#xb0;C, Eibl et al. observed a <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> twin structures in the BaTiO<sub>3</sub> ceramics (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Eibl et al., 1987</xref>). Also, Cao et al. fabricated twinned structures in BaTiO<sub>3</sub> films by a thermomechanical treatment technique, and BaTiO<sub>3</sub> films with twin structures exhibit a smaller coercive field (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Cao et al., 2015</xref>). This suggests that twin engineering may be used to enhance the properties of ferroelectrics. However, there are currently few reports on ferroelectric twinning, while the morphologies of ferroelectric twin, including its grain shape and orientation remain unclear. In addition to the <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> twin plane, it is still unclear whether ferroelectric materials can form other twin planes, while the revealing of morphologies and twin planes for ferroelectric twins is very important for utilizing twin engineering to enhance the performance of ferroelectrics. It is well known that the stable structures in ferroelectrics are energetically stable states, which should satisfy compatibility conditions on transformation strains and spontaneous polarization. Our previous work developed an energetic analysis method for ferroelectric domain patterns based on the equivalent inclusion method (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Liu et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Liu and Li, 2009</xref>). Thus, in this article, we analyze the morphologies of twins in tetragonal ferroelectrics by using compatibility analysis and energetic analysis, and the energy minimizing twin morphologies, including orientation and shape, are identified, as well as the determined twin planes.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Theoretical frameworks</title>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 Tetragonal twin variants</title>
<p>In experiments, (111) twins have been observed in BaTiO<sub>3</sub> powders and films at room temperature (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Eibl et al., 1987</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B37">Qin et al., 2010</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Cao et al., 2015</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B3">Cao et al., 2017</xref>). It is well known that BaTiO<sub>3</sub> is tetragonal at room temperature. Guided by the experimental results (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Eibl et al., 1987</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B37">Qin et al., 2010</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Cao et al., 2015</xref>), the schematic of a tetragonal twin structure is plotted in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1A</xref>, where the tetragonal unit cells TW1 and TW2 are symmetric about the twin plane. Each tetragonal unit cell has six possible polarization directions, corresponding to the six ferroelectric variants. Thus, there are a total of 12 ferroelectric variants in tetragonal twinned ferroelectrics. In their respective cubic crystallographic axes, such as TW1 in its local coordinate system <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and TW2 in its local coordinate system <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the transformation strain <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<italic>i</italic> &#x3d; 1,&#x2026;,6) and the spontaneous polarization <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of each variant are given as:<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are lattice constants of the materials, and <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the module of the spontaneous polarization. It is noticed that the variants with opposite spontaneous polarizations have the same transformation strains. Considering that the tetragonal unit cells TW1 and TW2 have different local crystallographic axes, they have different transformation strains and spontaneous polarizations, which can be obtained by the tensor rotation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref>, which are denoted by <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where the superscripts TW1 and TW2 indicate the symmetric unit cells about the twin boundary (TB), and the subscripts <italic>i</italic> and <italic>j</italic> (<italic>i</italic>, <italic>j</italic> &#x3d; 1,&#x2026;,6) label the ferroelectric variants on the sides of the TB.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> Schematic of the tetragonal ferroelectric twin structure, where twin boundary (TB) represents the twin plane, TW1 and TW2 respectively denote the symmetric unit cells about the twin boundary. <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the local coordinate systems along cubic crystallographic axes of TW1 and TW2; <bold>(B)</bold> the twin boundary formed by different variants, where <bold>n</bold> represents the normal to the twin plane, <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the transformation strains and spontaneous polarizations of the variants on either side of the twin boundary.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmats-09-1100964-g001.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 Compatibility condition</title>
<p>In ferroelectrics, the stable interface between various ferroelectric variants is a consequence of energy minimization, across which the transformation strains and spontaneous polarizations of the variants satisfy the compatibility conditions (<xref ref-type="bibr" rid="B41">Shu and Bhattacharya, 2001</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B24">Li and Liu, 2004</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Liu and Li, 2009</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B35">O&#x27;Reilly et al., 2022</xref>). For twin structures, the variants quantified by <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> form a twin boundary, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1B</xref>. Thus, the compatibility conditions on the transformation strains and the spontaneous polarizations across the twin boundary are given by:<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the normal to the twin boundary, <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the shear vector along the TB, and <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> refers to the standard tensor product of two vectors. Thus, the compatibility conditions <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eqs 2</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">3</xref> allow us to determine the variants <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that form an energetically stable twin boundary plane.</p>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 Energetic of morphology</title>
<p>While the compatibility analysis is capable of identifying the orientation of twin structures, it cannot identify the grain shapes of the twins, as well as the charged interface, which is energetically metastable due to polarizations incompatibility (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Liu et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Liu and Li, 2009</xref>). These deficiencies can be overcome by energy analysis using the equivalent inclusion method, which has been successfully applied to analyze the morphologies of ferroelectric domain patterns (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Liu et al., 2007</xref>) and the precipitates in thermoelectric compounds (<xref ref-type="bibr" rid="B30">Liu et al., 2014</xref>).</p>
<p>For a ferroelectric crystal possessing a transformation strain <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and spontaneous polarization <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the electromechanical behavior is governed by the following constitutive equations:<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">F</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">D</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the strain and stress, respectively. <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the electric displacement and field, respectively. <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">F</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the elastic compliance tensor under constant electric field, <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the dielectric constant under constant stress, <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the piezoelectric coefficient. The superscript <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the transpose of the tensor. By change of variables, the ferroelectric constitutive <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eqs 4</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">5</xref> can be transformed into:<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">D</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">D</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">D</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>The two types of constitutive <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eqs. 4</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e7">7</xref> can be rewritten as the following matrix forms:<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">M</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">D</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">F</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">D</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>with the superscript <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denoting matrix inverse. Since the electromechanical moduli <bold>M</bold> and <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are positive definite, it is convenient to analyze the energy of twin structures using the above constitutive <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eqs. 4</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e7">7</xref>.</p>
<p>In order to analyze the stable morphologies of stable twin structures in tetragonal ferroelectrics, the equivalent inclusion method is adopted (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Dunn and Taya, 1993</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B32">Liu et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Liu and Li, 2009</xref>). The twin structure is treated as a matrix region D and an inhomogeneous inclusion &#x3a9;, where the matrix is composed of TW1 with electromechanical moduli denoted by <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and transformation strain and spontaneous polarization given by <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, while the inhomogeneous inclusion is composed of TW2 with <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>. Using the matrix TW1 as a reference, the effective transformation strain and spontaneous polarization of the inhomogeneous inclusion TW2 can be written as:<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>The electromechanical fields can be obtained by Eshleby&#x2019;s classical solution (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Liu et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Liu and Li, 2009</xref>).</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Schematic of the inhomogeneous inclusion, where TW1 and TW2 represent the unit cells in the twin structure.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmats-09-1100964-g002.tif"/>
</fig>
<p>Consider a uniform external field <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is applied to the twin structure in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>. If an inhomogeneous inclusion does not exist, a uniform <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will be induced in matrix. But due to the emergence of inhomogeneous inclusion TW2, the additional disturbance fields <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are induced. Thus, the electromechanical field for the inhomogeneous inclusion TW2 can be expressed by (<xref ref-type="bibr" rid="B31">Liu and Li, 2009</xref>):<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>which can be computed by Eshelby&#x2019;s equivalent inclusion method (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Liu et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Liu and Li, 2009</xref>), such as:<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>where the inhomogeneous inclusion TW2 is replaced by an equivalent inclusion, which has the same electromechanical moduli <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of matrix and additional transformation strain and spontaneous polarization <bold>Y</bold>
<sup>&#x2a;&#x2a;</sup>, which ensures the equivalency of electromechanical fields between TW2 and the equivalent inclusion. For ellipsoidal inclusion, it is well known that the disturbance electromechanical field in the inclusion can be calculated by (<xref ref-type="bibr" rid="B46">Wang, 1992</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B11">Dunn and Taya, 1993</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B32">Liu et al., 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Liu and Li, 2009</xref>):<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="equ2">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>with<disp-formula id="equ3">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>In the above expressions, <bold>I</bold> is the unit four-rank tensor,<disp-formula id="equ4">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">F</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">F</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">E</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<bold>S</bold> is the piezoelectric Eshelby&#x2019;s tensors, which is a function of the electromechanical modulus <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the matrix TW1, as well as a function of the shape and orientation of the inclusion TW2 (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Dunn and Taya, 1993</xref>). Combining <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eqs 12</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">13</xref>, the fictitious transformation strain and spontaneous polarization <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be expressed as<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>from which the electromechanical field in the twin structure can be determined.</p>
<p>The potential energy of the twin structure system can then be expressed by:<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="bold">D</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>where the first term represents the elastic and electric energies, and the second term represents the work done by external loading. In the absence of the inhomogeneous inclusion TW2, the effective transformation strain and spontaneous polarization <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the disturbance fields vanish, leading to the potential energy expressed by:<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="bold">D</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Thus, due to the existence of the inhomogeneous inclusion TW2, which infers the formation of a twin structure, the resulting energy variation is<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>where the Hill&#x2019;s condition is adopted for simplification (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Dunn and Taya, 1993</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B23">Li and Dunn, 1999</xref>). In this work, we consider the scenario of no external field, and the energy variation is further reduced to:<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">Y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. 18</xref> allows us to analyze the energy variation due to the emergence of twin structures, including its orientation and shape of the inhomogeneous inclusion TW2. The equilibrium morphologies of the twins can be identified by minimizing the energy variation with respect to the orientation and shape of the inhomogeneous inclusion TW2. For the inhomogeneous inclusion TW2, its shape can be assumed to be ellipsoidal, and the orientation can be described using Euler angles in the global coordinate system.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="results|discussion" id="s3">
<title>3 Results and discussions</title>
<p>In order to determine the morphologies of twins in tetragonal ferroelectrics, we employ the above theory to implement the compatibility analysis and energetic analysis of twin structures. We choose BaTiO<sub>3</sub> as the material system, whose electromechanical moduli associated with the single domain with the polarization along <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>001</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in its cubic crystallographic axes is <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The transformation strain and spontaneous polarization are listed in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>. Notice that the physical quantities of other variants in different coordinate systems can be obtained by tensor rotations.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>The electromechanical moduli <bold>M</bold> of single-domain with polarization along [001] in its cubic crystallographic axes (<bold>F</bold>
<sup>E</sup>: 10<sup>&#x2013;12</sup>&#xa0;m<sup>2</sup>/N; <bold>d</bold>: 10<sup>&#x2013;12</sup>&#xa0;C/N; <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; where <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 8.85 <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 10<sup>&#x2013;12</sup> C<sup>2</sup>/Nm<sup>2</sup> is the permittivity of free space), transformation strain <bold>&#x3b5;</bold>; and spontaneous polarization <bold>P</bold>(C/m<sup>2</sup>) of tetragonal BaTiO<sub>3</sub> single crystal (<xref ref-type="bibr" rid="B50">Zgonik et al., 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Liu and Li, 2009</xref>).</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">
<inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>13</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>44</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mn>66</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>31</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">7.4</td>
<td align="center">&#x2212;1.4</td>
<td align="center">&#x2212;4.4</td>
<td align="center">13.1</td>
<td align="center">16.4</td>
<td align="center">7.6</td>
<td align="center">&#x2212;33.4</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table>
<thead valign="bottom">
<tr>
<th align="center">
<inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="bottom">
<tr>
<td align="center">90.0</td>
<td align="center">564.0</td>
<td align="center">4400</td>
<td align="center">129</td>
<td align="center">0.9958</td>
<td align="center">1.0067</td>
<td align="center">0.26</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Compatibility analysis</title>
<p>Guided by the experimental results (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Eibl et al., 1987</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B37">Qin et al., 2010</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Cao et al., 2015</xref>), the tetragonal twin structure is schematically illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1A</xref>. There are six variants with polarizations along the cubic crystallographic axes of TW1 unit cell. More explicitly, the polarizations are <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>100</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>010</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>001</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>00</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the coordinate system <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Also, there are six variants with polarizations along the cubic crystallographic axes of TW2 unit cells, which are denoted by <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>22</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the coordinate system <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Note that the orientational correspondences between TW1 unit cells and TW2 unit cells are: <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The transformation matrix that rotates from the <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> coordinate to the <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> coordinate is then given by:<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> coordinate, the transformation strain <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and spontaneous polarization <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of each variant for TW1 have been given in <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref>, while the transformation strain <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and spontaneous polarization <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of TW2 can be obtained by the tensor rotation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref> as:<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>resulting in:<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For the twin structure composed of TW1 <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and TW2 <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the normal to the twin plane can be computed by solving <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eqs. 2</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">3</xref>. Based on this compatibility analysis of the transformation strains and spontaneous polarizations, the twin planes between different tetragonal variants from TW1 and TW2 that may form twin structures are summarized in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>. It is found that the following pairs of variants can form (111)-twin in tetragonal ferroelectric: variants <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, variants <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, variants <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, variants <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, variants <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and variants <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which have also been observed in experiments (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Eibl et al., 1987</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B8">Cheng et al., 2006</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B48">Wu et al., 2006</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B37">Qin et al., 2010</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Cao et al., 2015</xref>). Three representatives of these (111)-twins are schematically shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>. Additionally, <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref> shows that <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> twinned structures may also exist in tetragonal ferroelectrics, which have not been observed in currently reported experiments. Some predicted structures of <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> twins are schematically shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>.</p>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>The possible twin planes formed between various tetragonal variants identified by compatibility analysis. Note that all the polarization directions and twin plane normal are indicated in the local coordinate system <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th rowspan="2" colspan="2" align="center">TW plane</th>
<th colspan="6" align="center">TW2</th>
</tr>
<tr>
<th align="center">
<inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>22</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td rowspan="6" align="left">TW1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>100</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>52</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>00</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>52</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>010</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>52</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>25</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>52</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>25</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>001</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>25</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>00</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>25</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Schematics of the possible (111)-twins in tetragonal ferroelectrics; <bold>(A)</bold> Tetragonal ferroelectric variants <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(B)</bold> Tetragonal ferroelectric variants <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(C)</bold> Tetragonal ferroelectric variants <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Here <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> indicate the local coordinate system along cubic crystallographic axes of TW1 and TW2, respectively.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmats-09-1100964-g003.tif"/>
</fig>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Schematics of the possible <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-twin and <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-twin in tetragonal ferroelectrics. <bold>(A)</bold> Tetragonal ferroelectric variants <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m199">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(B)</bold> Tetragonal ferroelectric variants <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Here <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> indicate the local coordinate system along cubic crystallographic axes of TW1 and TW2, respectively.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmats-09-1100964-g004.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Energetic analysis</title>
<p>
<italic>Via</italic> the compatibility analysis, it is found that twin structures can be formed between different ferroelectric variants, and the twin planes are mainly <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. But the compatibility analysis cannot determine the shapes of the twin grains. To this end, we apply <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. 18</xref> to perform an energetic analysis of tetragonal ferroelectric twins. Guided by the results of compatibility analysis, three types of twinned structures with variants <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, variants <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, variants <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are considered in energetic analysis, which may form <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> twinned structures respectively.</p>
<sec id="s3-2-1">
<title>3.2.1 Twinned structure with variants <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m212">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m213">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</title>
<p>To be specific, the inhomogeneous inclusion TW2 is assumed to be spheroidal. For the twinned structure with variants <inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m214">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m215">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, for the convenience of calculation, we choose the global coordinate system <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m216">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5A</xref>, where <inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m218">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which makes the polarization vectors of the two variants lie on the same plane denoted by HJOQ, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5B</xref>. The orientation of inhomogeneous inclusion TW2 can then be described by only one Euler angle <italic>&#x3b8;</italic>, which is the angle between the <inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m220">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> axis and the rotational axis <inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the spheroid, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5B</xref>. Notice that <inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m222">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The transformation matrix that rotates from local <inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m223">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m224">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> coordinates to the global <inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m225">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> coordinate are respectively:<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m226">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Energetic analysis of twinned structure with variants <inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m227">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m228">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: <bold>(A)</bold> Schematic of the relationship between the global coordinate system <inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m229">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and local coordinate system <inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m230">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(B)</bold> Schematic of variant <inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m231">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as an inhomogeneous inclusion within the variant <inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the matrix; <bold>(C)</bold> the potential energy variation as a function of the shape aspect ratio <inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and orientation angle <inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the inhomogeneous inclusion TW2; and <bold>(D)</bold> the corresponding potential energy variation at <inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m235">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 0.0001; The schematics of the uncharged <bold>(E)</bold> and charged <bold>(F)</bold> twin boundaries corresponding to the two wells in the energy landscape.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmats-09-1100964-g005.tif"/>
</fig>
<p>The shape aspect ratio of the inhomogeneous inclusion TW2 can be defined by <inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m236">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m237">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the dimensions along the principal axes of the spheroidal. Based on <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. 18</xref>, we calculate the potential energy variation as a function of the shape aspect ratio <inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the orientation angle <inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of inhomogeneous inclusion TW2, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5C</xref>. It is found that, when the aspect ratio <inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m240">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> approaches zero, two energy wells exist in the energy landscape, indicating that the stable twin structure is lamellar. Indeed, lamellae twins have been observed in BaTiO<sub>3</sub> ceramics (<xref ref-type="bibr" rid="B36">Oppolzer and Schmelz, 1983</xref>). Furthermore, one of the energy wells occurs at <inline-formula id="inf214">
<mml:math id="m241">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>125.3</mml:mn>
<mml:mo>&#xb0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, while another occurs at <inline-formula id="inf215">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>36.6</mml:mn>
<mml:mo>&#xb0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The well at <inline-formula id="inf216">
<mml:math id="m243">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>125.3</mml:mn>
<mml:mo>&#xb0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> refers to the uncharged twin boundary with <inline-formula id="inf217">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the twin plane, across which the transformation strains and spontaneous polarizations are compatible, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5E</xref>, which is consistent with those predicted by the compatibility analysis [as listed in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>]. On the other hand, the well at <inline-formula id="inf218">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>36.6</mml:mn>
<mml:mo>&#xb0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> refers to the charged twin boundary with <inline-formula id="inf219">
<mml:math id="m246">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the twin plane, across which only the transformation strain is compatible, but the spontaneous polarization is not compatible, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5F</xref>. <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5D</xref> reveals that the energy well at <inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m247">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>125.3</mml:mn>
<mml:mo>&#xb0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is lower than that at <inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>36.6</mml:mn>
<mml:mo>&#xb0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, suggesting that the uncharged twin boundary is in a stable state, while the charged twin boundary is in a metastable state. A steep energy barrier exists between the two energy wells, making it hard to convert from the charged twin boundary to the uncharged twin boundary. The charged domain walls have been observed in many experiments (<xref ref-type="bibr" rid="B42">Sluka et al., 2012</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B27">Li et al., 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B47">Wu et al., 2021</xref>), which are similar to the charged twin boundaries. Both of them are in metastable states, across which the spontaneous polarizations are also not compatible.</p>
</sec>
<sec id="s3-2-2">
<title>3.2.2 Twinned structure with variants <inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m249">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m250">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</title>
<p>For the twinned structure with <inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m251">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m252">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, for the convenience of calculation, we choose the global coordinate system <inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m253">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as shown in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6A</xref>, where <inline-formula id="inf227">
<mml:math id="m254">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf228">
<mml:math id="m255">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf229">
<mml:math id="m256">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, such that polarization vectors of the two variants lie on the same plane HJOQ, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6B</xref>. For this case, the potential energy variation due to the emergence of the inhomogeneous inclusion TW2 as a function of its shape aspect ratio <inline-formula id="inf230">
<mml:math id="m257">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the orientation angle <inline-formula id="inf231">
<mml:math id="m258">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is plotted in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6C</xref>. It is observed that one energy well occurs at <inline-formula id="inf232">
<mml:math id="m259">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>114.1</mml:mn>
<mml:mo>&#xb0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the energy landscape with <inline-formula id="inf233">
<mml:math id="m260">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> approaching zero, which corresponds to the uncharged twin boundary with <inline-formula id="inf234">
<mml:math id="m261">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the twin plane, across which the transformation strains and spontaneous polarizations are compatible, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6E</xref>, consistent with the prediction by the compatibility analysis [as listed in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>].</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Energetic analysis of twinned structure with variants <inline-formula id="inf235">
<mml:math id="m262">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf236">
<mml:math id="m263">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: <bold>(A)</bold> Schematic of the relationship between the global coordinate system <inline-formula id="inf237">
<mml:math id="m264">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and local coordinate system <inline-formula id="inf238">
<mml:math id="m265">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(B)</bold> Schematic of variant <inline-formula id="inf239">
<mml:math id="m266">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as an inhomogeneous inclusion within the variant <inline-formula id="inf240">
<mml:math id="m267">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the matrix; <bold>(C)</bold> the potential energy variation as a function of the shape aspect ratio <inline-formula id="inf241">
<mml:math id="m268">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and orientation angle <inline-formula id="inf242">
<mml:math id="m269">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the inhomogeneous inclusion TW2; and <bold>(D)</bold> the corresponding potential energy variation at <inline-formula id="inf243">
<mml:math id="m270">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 0.0001; The schematic of the uncharged <bold>(E)</bold> twin boundary corresponding to the well in the energy landscape.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmats-09-1100964-g006.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-2-3">
<title>3.2.3 Twinned structure with variants <inline-formula id="inf244">
<mml:math id="m271">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf245">
<mml:math id="m272">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</title>
<p>For the twinned structure with <inline-formula id="inf246">
<mml:math id="m273">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf247">
<mml:math id="m274">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we choose the global coordinate <inline-formula id="inf248">
<mml:math id="m275">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7A</xref>, where <inline-formula id="inf249">
<mml:math id="m276">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf250">
<mml:math id="m277">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf251">
<mml:math id="m278">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2225;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In the global coordinate <inline-formula id="inf252">
<mml:math id="m279">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the polarization vectors of the two variants lie on the same plane HJOQ, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7B</xref>. We calculate the potential energy variation due to the emergence of the inhomogeneous inclusion TW2 as a function of its shape aspect ratio <inline-formula id="inf253">
<mml:math id="m280">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and orientation angle <inline-formula id="inf254">
<mml:math id="m281">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7C</xref>. It can be seen that, when the aspect ratio <inline-formula id="inf255">
<mml:math id="m282">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> approaches zero, there exists two energy wells, at <inline-formula id="inf256">
<mml:math id="m283">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>155.9</mml:mn>
<mml:mo>&#xb0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf257">
<mml:math id="m284">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>69.3</mml:mn>
<mml:mo>&#xb0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> respectively. The energy well at <inline-formula id="inf258">
<mml:math id="m285">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>155.9</mml:mn>
<mml:mo>&#xb0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> corresponds to the uncharged twin boundary with <inline-formula id="inf259">
<mml:math id="m286">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the twin plane. The transformation strains and spontaneous polarizations across this twin plane are compatible, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7E</xref>, which is consistent with the prediction by the compatibility analysis [as listed in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>]. The other energy well located at <inline-formula id="inf260">
<mml:math id="m287">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>69.3</mml:mn>
<mml:mo>&#xb0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is metastable, resulting in the charged twin boundary with <inline-formula id="inf261">
<mml:math id="m288">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the twin plane, across which only the transformation strains are compatible, while the spontaneous polarizations are not compatible, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7F</xref>.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Energetic analysis of twinned structure with variants <inline-formula id="inf262">
<mml:math id="m289">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf263">
<mml:math id="m290">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: <bold>(A)</bold> Schematic of the relationship between the global coordinate system <inline-formula id="inf264">
<mml:math id="m291">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and local coordinate system <inline-formula id="inf265">
<mml:math id="m292">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(B)</bold> Schematic of variant <inline-formula id="inf266">
<mml:math id="m293">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as an inhomogeneous within the variant <inline-formula id="inf267">
<mml:math id="m294">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the matrix; <bold>(C)</bold> the potential energy variation as a function of the shape aspect ratio <inline-formula id="inf268">
<mml:math id="m295">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and orientation angle <inline-formula id="inf269">
<mml:math id="m296">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the inhomogeneous inclusion TW2; and <bold>(D)</bold> the corresponding potential energy variation at <inline-formula id="inf270">
<mml:math id="m297">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 0.0001; The schematics of the uncharged <bold>(E)</bold> and charged <bold>(F)</bold> twin boundaries corresponding to the two wells in the energy landscape.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmats-09-1100964-g007.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s3-3">
<title>3.3 Comparison between compatibility analysis and energetic analysis</title>
<p>For different combinations of variants, including the pairs <inline-formula id="inf271">
<mml:math id="m298">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf272">
<mml:math id="m299">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf273">
<mml:math id="m300">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf274">
<mml:math id="m301">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf275">
<mml:math id="m302">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf276">
<mml:math id="m303">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the predicted results of the compatibility analysis and energetic analysis are summarized in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>. It can be found that the compatibility analysis on transformation strains can identify twin planes, but it cannot distinguish whether the twin plane is uncharged or charged. The energetic analysis not only can identify the twin plane, but also can further determine whether the twin plane is uncharged in a steady state or charged in a metastable state. The compatibility analysis on both transformation strains and spontaneous polarizations can only determine uncharged twin planes, as charged twin planes do not satisfy the compatibility in spontaneous polarizations. Overall, the results from compatibility analysis and energetic analysis are consistent. It has been demonstrated that twin engineering can reduce the coercive field of ferroelectric materials (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Cao et al., 2015</xref>) due to the increased ferroelectric variants, suggesting that twin engineering may be used to enhance the other properties of ferroelectrics.</p>
<table-wrap id="T3" position="float">
<label>TABLE 3</label>
<caption>
<p>Comparison of prediction results between compatibility analysis and energetic analysis. Note that the twin planes are specified in the <inline-formula id="inf277">
<mml:math id="m304">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> coordinate.</p>
</caption>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="center"/>
<th colspan="2" align="center">Energetic analysis</th>
<th align="center">Strain and polarization compatibility analysis</th>
<th colspan="2" align="center">Strain compatibility analysis</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf278">
<mml:math id="m305">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">Uncharged <inline-formula id="inf279">
<mml:math id="m306">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with &#x3b8; &#x3d; 125.3&#xb0;</td>
<td align="center">Charged <inline-formula id="inf280">
<mml:math id="m307">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with &#x3b8; &#x3d; 36.6&#xb0;</td>
<td align="center">Uncharged <inline-formula id="inf281">
<mml:math id="m308">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with &#x3b8; &#x3d; 125.3&#xb0;</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf282">
<mml:math id="m309">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with &#x3b8; &#x3d; 125.3&#xb0;</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf283">
<mml:math id="m310">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with &#x3b8; &#x3d; 36.3&#xb0;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf284">
<mml:math id="m311">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">Uncharged <inline-formula id="inf285">
<mml:math id="m312">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with &#x3b8; &#x3d; 114.1&#xb0;</td>
<td align="center">&#x2014;</td>
<td align="center">Uncharged <inline-formula id="inf286">
<mml:math id="m313">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with &#x3b8; &#x3d; 114.1&#xb0;</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf287">
<mml:math id="m314">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with &#x3b8; &#x3d; 114.1&#xb0;</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf288">
<mml:math id="m315">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with &#x3b8; &#x3d; 24.1&#xb0;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf289">
<mml:math id="m316">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">Uncharged <inline-formula id="inf290">
<mml:math id="m317">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with &#x3b8; &#x3d; 155.9&#xb0;</td>
<td align="center">Charged <inline-formula id="inf291">
<mml:math id="m318">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with &#x3b8; &#x3d; 69.3&#xb0;</td>
<td align="center">Uncharged <inline-formula id="inf292">
<mml:math id="m319">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with &#x3b8; &#x3d; 155.9&#xb0;</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf293">
<mml:math id="m320">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with &#x3b8; &#x3d; 155.9&#xb0;</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf294">
<mml:math id="m321">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> TB with&#x3b8; &#x3d; 65.9&#xb0;</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s4">
<title>4 Conclusion</title>
<p>We have investigated the morphologies of twins in tetragonal BaTiO<sub>3</sub> single crystals by using the compatibility analysis of the transformation strains and spontaneous polarizations and the energetic analysis. It is found that the lamellar twin structures with <inline-formula id="inf295">
<mml:math id="m322">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the twin plane have been identified by both compatibility analysis and energetic analysis, which agrees well with experimental observations. The results also show that the <inline-formula id="inf296">
<mml:math id="m323">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf297">
<mml:math id="m324">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> twin structures can exist in tetragonal ferroelectrics. In addition, the stable state uncharged twin boundaries and metastable charged twin boundaries are distinguished by energetic analysis, since the spontaneous polarizations are compatible across the uncharged twin boundaries, while the spontaneous polarizations are not compatible across the charged twin boundaries. The results predicted by the compatibility analysis and energetic analysis agree well with each other, offering a pathway for understanding the morphologies of twins in ferroelectrics.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s5">
<title>Data availability statement</title>
<p>The raw data supporting the conclusion of this article will be made available by the authors, upon reasonable request.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author contributions</title>
<p>NH and CL have contributed equally to this work. All authors contributed to conceptualization, theoretical calculations, analysis and writing the original draft. CL and YL revised the manuscript. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Funding</title>
<p>This work was partially supported by the National Natural Science Foundation of China (11572276 and 12172318), the Hunan Provincial Natural Science Foundation of China (2021JJ10006), and the science and technology innovation Program of Hunan Province (2022RC3069). He also acknowledges support from Hunan Provincial Innovation Foundation for Postgraduate (CX20200628). Lei acknowledges the startup fund supported jointly by the Dean of Parks College and the Provost of Saint Louis University.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s9">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Anthoniappen</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chang</surname>
<given-names>W. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Soh</surname>
<given-names>A. K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tu</surname>
<given-names>C. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vashan</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lim</surname>
<given-names>F. S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Electric field induced nanoscale polarization switching and piezoresponse in Sm and Mn co-doped BiFeO<sub>3</sub> multiferroic ceramics by using piezoresponse force microscopy</article-title>. <source>Acta Mater.</source> <volume>132</volume>, <fpage>174</fpage>&#x2013;<lpage>181</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.actamat.2017.04.034</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Asapu</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pagaduan</surname>
<given-names>J. N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhuo</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moon</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Midya</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Large remnant polarization and great reliability characteristics in W/HZO/W ferroelectric capacitors</article-title>. <source>Front. Mater.</source> <volume>9</volume>, <fpage>969188</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fmats.2022.969188</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>S. G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Y. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>H. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>T. Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Stress-induced cubic-to-hexagonal phase transformation in perovskite nanothin films</article-title>. <source>Nano Lett.</source> <volume>17</volume> (<issue>8</issue>), <fpage>5148</fpage>&#x2013;<lpage>5155</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.nanolett.7b02570</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>S. G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>H. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ren</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L. Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J. Y.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>A novel mechanism to reduce coercive field of ferroelectric materials via {111} twin engineering</article-title>. <source>Acta Mater.</source> <volume>97</volume>, <fpage>404</fpage>&#x2013;<lpage>412</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.actamat.2015.07.009</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lai</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mao</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fu</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Large-scale domain engineering in two-dimensional ferroelectric CuInP<sub>2</sub>S<sub>6</sub> via giant flexoelectric effect</article-title>. <source>Nano Lett.</source> <volume>22</volume> (<issue>8</issue>), <fpage>3275</fpage>&#x2013;<lpage>3282</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.nanolett.2c00130</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>B. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Deng</surname>
<given-names>S. Q.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Excellent energy storage and mechanical performance in hetero-structure BaTiO<sub>3</sub>-based relaxors</article-title>. <source>Chem. Eng. J.</source> <volume>452</volume>, <fpage>139222</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cej.2022.139222</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Katz</surname>
<given-names>M. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pan</surname>
<given-names>X. Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Das</surname>
<given-names>R. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>D. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baek</surname>
<given-names>S. H.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Ferroelectric domain structures of epitaxial (001) BiFeO<sub>3</sub> thin films</article-title>. <source>Appl. Phys. Lett.</source> <volume>90</volume> (<issue>7</issue>), <fpage>072907</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.2472092</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cheng</surname>
<given-names>S.-Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ho</surname>
<given-names>N.-J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>H.-Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2006</year>). <article-title>Crystallographic relationships of the {111} growth twins in tetragonal barium titanate determined by electron-backscatter diffraction</article-title>. <source>J. Am. Ceram. Soc.</source> <volume>89</volume> (<issue>11</issue>), <fpage>3470</fpage>&#x2013;<lpage>3474</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1551-2916.2006.01231.x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cheng</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>H. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>Q. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>H. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Extra strengthening and work hardening in gradient nanotwinned metals</article-title>. <source>Science</source> <volume>362</volume> (<issue>6414</issue>), <fpage>eaau1925</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.aau1925</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dan</surname>
<given-names>H. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>H. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Flexible ferroelectric materials-based triboelectric nanogenerators for mechanical energy harvesting</article-title>. <source>Front. Mater.</source> <volume>9</volume>, <fpage>939173</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fmats.2022.939173</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dunn</surname>
<given-names>M. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Taya</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1993</year>). <article-title>An analysis of piezoelectric composite materials containing ellipsoidal inhomogeneities</article-title>. <source>Proc. R. Soc. Lond. A</source> <volume>443</volume> (<issue>1918</issue>), <fpage>265</fpage>&#x2013;<lpage>287</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rspa.1993.0145</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Eibl</surname>
<given-names>O.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pongratz</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Skalicky</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmelz</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1987</year>). <article-title>Formation of (111) twins in BaTiO<sub>3</sub> ceramics</article-title>. <source>J. Am. Ceram. Soc.</source> <volume>70</volume> (<issue>8</issue>), <fpage>C-195</fpage>&#x2013;<lpage>C-197</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1151-2916.1987.tb05724.x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>Y. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ning</surname>
<given-names>W. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>X. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y. Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>Y. G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tang</surname>
<given-names>D. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>The effective regulation of nanotwinning on the multichannel thermal transport in hybrid organic&#x2013;inorganic halide perovskite</article-title>. <source>Nano Energy</source> <volume>82</volume>, <fpage>105747</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nanoen.2021.105747</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Garcia</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bibes</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Inside story of ferroelectric memories</article-title>. <source>Nature</source> <volume>483</volume> (<issue>7389</issue>), <fpage>279</fpage>&#x2013;<lpage>280</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/483279a</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Geng</surname>
<given-names>W. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>X. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Y. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tang</surname>
<given-names>Y. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Han</surname>
<given-names>M. J.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Oxygen octahedral coupling mediated ferroelectric-antiferroelectric phase transition based on domain wall engineering</article-title>. <source>Acta Mater.</source> <volume>198</volume>, <fpage>145</fpage>&#x2013;<lpage>152</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.actamat.2020.08.007</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hwang</surname>
<given-names>G. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Park</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>J. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oh</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Park</surname>
<given-names>K. I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Byun</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Self-powered cardiac pacemaker enabled by flexible single crystalline PMN-PT piezoelectric energy harvester</article-title>. <source>Adv. Mater.</source> <volume>26</volume> (<issue>28</issue>), <fpage>4880</fpage>&#x2013;<lpage>4887</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/adma.201400562</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Isaeva</surname>
<given-names>A. N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Topolov</surname>
<given-names>V. Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Lead-free 0&#x2013;3-type composites: From piezoelectric sensitivity to modified figures of merit</article-title>. <source>J. Adv. Dielect.</source> <volume>11</volume> (<issue>02</issue>), <fpage>2150010</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S2010135X21500107</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Le</surname>
<given-names>D.-T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kwon</surname>
<given-names>S.-J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yeom</surname>
<given-names>N.-R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>Y.-J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jeong</surname>
<given-names>Y.-H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chun</surname>
<given-names>M.-P.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Effects of the domain size on local <italic>d</italic>
<sub>33</sub> in tetragonal (Na<sub>0.53</sub>K<sub>0.45</sub>Li<sub>0.02</sub>)(Nb<sub>0.8</sub>Ta<sub>0.2</sub>)O<sub>3</sub> ceramics</article-title>. <source>J. Am. Ceram. Soc.</source> <volume>96</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>174</fpage>&#x2013;<lpage>178</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1551-2916.2012.05445.x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lei</surname>
<given-names>C. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y. Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Correlations between local electrocaloric effect and domains in ferroelectric crystals</article-title>. <source>Appl. Phys. Lett.</source> <volume>121</volume> (<issue>10</issue>), <fpage>102902</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/5.0094473</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lei</surname>
<given-names>S. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fan</surname>
<given-names>H. Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fang</surname>
<given-names>J. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ren</surname>
<given-names>X. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>L. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tian</surname>
<given-names>H. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Unusual devisable high-performance perovskite materials obtained by engineering in twins, domains, and antiphase boundaries</article-title>. <source>Inorg. Chem. Front.</source> <volume>5</volume> (<issue>3</issue>), <fpage>568</fpage>&#x2013;<lpage>576</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1039/C7QI00711F</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>S. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L.-Q.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>The contributions of polar nanoregions to the dielectric and piezoelectric responses in domain-engineered relaxor-PbTiO<sub>3</sub> crystals</article-title>. <source>Adv. Funct. Mater.</source> <volume>27</volume> (<issue>18</issue>), <fpage>1700310</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/adfm.201700310</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>S. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018a</year>). <article-title>Multilayer lead-free ceramic capacitors with ultrahigh energy density and efficiency</article-title>. <source>Adv. Mater.</source> <volume>30</volume> (<issue>32</issue>), <fpage>1802155</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/adma.201802155</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dunn</surname>
<given-names>M. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1999</year>). <article-title>Analysis of microstructural fields in heterogeneous piezoelectric solids</article-title>. <source>Int. J. Eng. Sci.</source> <volume>37</volume> (<issue>6</issue>), <fpage>665</fpage>&#x2013;<lpage>685</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0020-7225(98)00091-3</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2004</year>). <article-title>On ferroelectric crystals with engineered domain configurations</article-title>. <source>J. Mech. Phys. Solids</source> <volume>52</volume> (<issue>8</issue>), <fpage>1719</fpage>&#x2013;<lpage>1742</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jmps.2004.02.011</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>W. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qi</surname>
<given-names>F. G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Z. Q.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Effects of deformation twins on microstructure evolution, mechanical properties and corrosion behaviors in magnesium alloys - a review</article-title>. <source>J. Magnes. Alloy.</source> <volume>10</volume> (<issue>9</issue>), <fpage>2334</fpage>&#x2013;<lpage>2353</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jma.2022.09.003</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Z. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Z. F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>A review on the fatigue cracking of twin boundaries: Crystallographic orientation and stacking fault energy</article-title>. <source>Prog. Mater. Sci.</source> <volume>131</volume>, <fpage>101011</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.pmatsci.2022.101011</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L. Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Britson</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jokisaari</surname>
<given-names>J. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Adamo</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Melville</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Giant resistive switching via control of ferroelectric charged domain walls</article-title>. <source>Adv. Mater.</source> <volume>28</volume> (<issue>31</issue>), <fpage>6574</fpage>&#x2013;<lpage>6580</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/adma.201600160</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xue</surname>
<given-names>S. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shao</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kwong</surname>
<given-names>A. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Giwa</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2018b</year>). <article-title>High-strength nanotwinned al alloys with 9R phase</article-title>. <source>Adv. Mat.</source> <volume>30</volume> (<issue>11</issue>), <fpage>1704629</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/adma.201704629</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lan</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pan</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nan</surname>
<given-names>C.-W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lin</surname>
<given-names>Y.-H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Perspectives on domain engineering for dielectric energy storage thin films</article-title>. <source>Appl. Phys. Lett.</source> <volume>120</volume> (<issue>15</issue>), <fpage>150501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/5.0090739</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L. Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J. Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Precipitate morphologies of pseudobinary Sb<sub>2</sub>Te<sub>3</sub>&#x2013;PbTe thermoelectric compounds</article-title>. <source>Acta Mater.</source> <volume>65</volume>, <fpage>308</fpage>&#x2013;<lpage>315</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.actamat.2013.10.072</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J. Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2009</year>). <article-title>Energetic analysis of ferroelectric domain patterns by equivalent inclusion method</article-title>. <source>J. Mater. Sci.</source> <volume>44</volume> (<issue>19</issue>), <fpage>5214</fpage>&#x2013;<lpage>5224</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10853-009-3536-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>J. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xie</surname>
<given-names>S. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J. Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Energetics of charged domain walls in ferroelectric crystals</article-title>. <source>Appl. Phys. Lett.</source> <volume>91</volume> (<issue>17</issue>), <fpage>172910</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.2803765</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Manan</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rehman</surname>
<given-names>M. U.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ullah</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ahmad</surname>
<given-names>A. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Iqbal</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qazi</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>High energy storage density with ultra-high efficiency and fast charging&#x2013;discharging capability of sodium bismuth niobate lead-free ceramics</article-title>. <source>J. Adv. Dielect.</source> <volume>11</volume> (<issue>04</issue>), <fpage>2150018</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S2010135X21500181</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Martin</surname>
<given-names>L. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rappe</surname>
<given-names>A. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Thin-film ferroelectric materials and their applications</article-title>. <source>Nat. Rev. Mater.</source> <volume>2</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>16087</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/natrevmats.2016.87</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>O&#x27;Reilly</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Holsgrove</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gholinia</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Woodruff</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bell</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huber</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Exploring domain continuity across BaTiO<sub>3</sub> grain boundaries: Theory meets experiment</article-title>. <source>Acta Mater.</source> <volume>235</volume>, <fpage>118096</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.actamat.2022.118096</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Oppolzer</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmelz</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1983</year>). <article-title>Investigation of twin lamellae in BaTiO<sub>3</sub> ceramics</article-title>. <source>J. Am. Ceram. Soc.</source> <volume>66</volume> (<issue>6</issue>), <fpage>444</fpage>&#x2013;<lpage>446</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1151-2916.1983.tb10078.x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Qin</surname>
<given-names>S. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>F. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zuo</surname>
<given-names>Z. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>X. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>(111) Twinned BaTiO<sub>3</sub> microcrystallites</article-title>. <source>CrystEngComm</source> <volume>12</volume> (<issue>10</issue>), <fpage>3003</fpage>&#x2013;<lpage>3007</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1039/B925863A</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Qiu</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Walker</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Transparent ferroelectric crystals with ultrahigh piezoelectricity</article-title>. <source>Nature</source> <volume>577</volume> (<issue>7790</issue>), <fpage>350</fpage>&#x2013;<lpage>354</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41586-019-1891-y</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shan</surname>
<given-names>D. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lei</surname>
<given-names>C. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Y. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pan</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y. Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Mechanical control of electrocaloric response in epitaxial ferroelectric thin films</article-title>. <source>Int. J. Solids Struct.</source> <volume>216</volume>, <fpage>59</fpage>&#x2013;<lpage>67</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijsolstr.2021.01.020</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shelke</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mazumdar</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Srinivasan</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kumar</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jesse</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kalinin</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Reduced coercive field in BiFeO<sub>3</sub> thin films through domain engineering</article-title>. <source>Adv. Mater.</source> <volume>23</volume> (<issue>5</issue>), <fpage>669</fpage>&#x2013;<lpage>672</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/adma.201000807</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shu</surname>
<given-names>Y. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bhattacharya</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2001</year>). <article-title>Domain patterns and macroscopic behaviour of ferroelectric materials</article-title>. <source>Philos. Mag. B</source> <volume>81</volume> (<issue>12</issue>), <fpage>2021</fpage>&#x2013;<lpage>2054</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/13642810108208556</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sluka</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tagantsev</surname>
<given-names>A. K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Damjanovic</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gureev</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Setter</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Enhanced electromechanical response of ferroelectrics due to charged domain walls</article-title>. <source>Nat. Commun.</source> <volume>3</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>748</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/ncomms1751</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B43">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nakouzi</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Oriented attachment induces fivefold twins by forming and decomposing high-energy grain boundaries</article-title>. <source>Science</source> <volume>367</volume> (<issue>6473</issue>), <fpage>40</fpage>&#x2013;<lpage>45</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.aax6511</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B44">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Stadlober</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zirkl</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Irimia-Vladu</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Route towards sustainable smart sensors: Ferroelectric polyvinylidene fluoride-based materials and their integration in flexible electronics</article-title>. <source>Chem. Soc. Rev.</source> <volume>48</volume> (<issue>6</issue>), <fpage>1787</fpage>&#x2013;<lpage>1825</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1039/C8CS00928G</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B45">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wan</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Luo</surname>
<given-names>C. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chang</surname>
<given-names>W. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yamashita</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>X. N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Alternating current poling on sliver-mode rhombohedral Pb(Mg<sub>1/3</sub>Nb<sub>2/3</sub>)O<sub>3</sub>-PbTiO<sub>3</sub> single crystals</article-title>. <source>Acta Mater.</source> <volume>208</volume>, <fpage>116759</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.actamat.2021.116759</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B46">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1992</year>). <article-title>Three-dimensional analysis of an ellipsoidal inclusion in a piezoelectric material</article-title>. <source>Int. J. Solids Struct.</source> <volume>29</volume> (<issue>3</issue>), <fpage>293</fpage>&#x2013;<lpage>308</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0020-7683(92)90201-4</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B47">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>H. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ning</surname>
<given-names>S. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Waqar</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>H. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>H.-H.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Alkali-deficiency driven charged out-of-phase boundaries for giant electromechanical response</article-title>. <source>Nat. Commun.</source> <volume>12</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>2841</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41467-021-23107-x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B48">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Y.-C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>C.-C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>H.-Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>McCauley</surname>
<given-names>D. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chu</surname>
<given-names>M. S. H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2006</year>). <article-title>The {111} growth twins in tetragonal barium titanate</article-title>. <source>J. Am. Ceram. Soc.</source> <volume>89</volume> (<issue>5</issue>), <fpage>1679</fpage>&#x2013;<lpage>1686</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1551-2916.2006.00948.x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B49">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>X. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>T. X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>P. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>J. N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wei</surname>
<given-names>D. Z.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Femtosecond laser writing of lithium niobate ferroelectric nanodomains</article-title>. <source>Nature</source> <volume>609</volume> (<issue>7927</issue>), <fpage>496</fpage>&#x2013;<lpage>501</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41586-022-05042-z</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B50">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zgonik</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bernasconi</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duelli</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schlesser</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>G&#xfc;nter</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Garrett</surname>
<given-names>M. H.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>1994</year>). <article-title>Dielectric, elastic, piezoelectric, electro-optic, and elasto-optic tensors of BaTiO<sub>3</sub> crystals</article-title>. <source>Phys. Rev. B</source> <volume>50</volume> (<issue>9</issue>), <fpage>5941</fpage>&#x2013;<lpage>5949</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.50.5941</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>