?Q极化头对头以及ּ֯质界面的原子度HAADF-STEM?/span>
金属研究所沈阳材料U学国家(联合)实验室固体原子像研究部马U良研I员、朱银莲研究员、刘颖博士及李爽博士生近来在铁电(sh)薄膜异质界面和同质界面的可控生长、调控以及微观结构性能斚w获得新进展?/span>
铁电(sh)材料׃丰富的物理性能和在铁电(sh)器g领域q泛的应用前景得到研Ih员的q泛x。由于电(sh)子器件小型化的需求，铁电(sh)材料通常以薄膜的形式用于研究和应用。随着薄膜度的减，界面问题变得愈加重要。“界面即器g”，Ҏ(gu)化物而言同样适用。对铁电(sh)薄膜而言Q功能界面包括同质界面和异质界面Q前者是指同一铁电(sh)材料中具有相同的成分和结构所构成的界面，UC为铁늕壁；后者是两种不同材料构成的界面。铁늕壁由于其新颖的导甉|、光伏性等Ҏ(gu)引起h们的q泛兴趣Q后者由于异质界面处晶格、轨道、电(sh)荗自旋的交互作用产生奇特的物理性能而成为研I热炏V?/span>
在异质界面方面，该研I小l通过_ֿ设计的薄膜体p，利用原子度的脉冲激光生长技术，成功地制备了h极化头对头带正电(sh)和尾对尾带负늉征的BiFeO3/PbTiO3异质界面?/span>
该研I发现头对头异质界面宽度U?-6个单?yu)，存在原子重徏Q而且界面两侧极化显著增强。原子尺度结构和化学元素分析昄重徏的界面是富氧的，可以有效地补偿头对头极化产生的正束缚?sh)荷。与此不同，ּ֯质界面则是很好的外g生长Q界面层U?-4个单?yu)，推测界面处存在氧IZ来屏蔽负的束~电(sh)荗该研究工作通过?sh)荷再分布的观点探讨了不同界面的形成机制。其中，关于异质界面的可控生长以及原子尺度的研究可能促进对其性能以及?sh)子器g中应用方面的探烦。相关研I结果发表于ACSAppliedMaterials&Interfaces?/span>
在同质界面方面，BiFeO3薄膜中的拓扑铁电(sh)畴、PbTiO3薄膜中拓扑闭合畴以及a1/a2畴结构研I取得重要进展。这些畴l构是在铁电(sh)薄膜中发现的微观的拓扑现象，有明昄甉|化特性?/span>
?Q生长在正交PrScO3(110)衬底上的BiFeO3薄膜中周期性大规模四组态涡旋畴l构?a)q面样品暗场像；(b,c)四组态畴壁处极化矢量的可能分布状态?/span>
?:正交GdScO3(110)衬底上沉U的(a)22nm(b)43nm(c)54nm(d)86nm厚的PbTiO3薄膜中a1/a2畴的演变?/span>
?Q?a)对称氧化物电(sh)极夹持PbTiO3铁电(sh)薄膜中的周期性闭合畴l构Q?b)非对U氧化物甉|Ҏ(gu)PbTiO3铁电(sh)薄膜中的交替的ac畴结构?/span>
该研I小l利用衬底调控薄膜应变的Ҏ(gu)Q分别在受到拉应变的BiFeO3多铁薄膜和PbTiO3铁电(sh)薄膜中得C奇特的畴l构。在正交PrScO3(110)衬底上生长的BiFeO3多铁薄膜中得C周期性大规模四组态涡旋畴l构Q在正交GdScO3(110)衬底上生长不同厚度的PbTiO3铁电(sh)薄膜中得到呈周期性分布的a1/a2畴结构，q利用像差校正透射?sh)子昑־镜对其结构细节做了深入分析。这些研I结果丰富了Z寚w?sh)薄膜中畴组态的认识Qƈ且提供了一U有效调控畴l态的Ҏ(gu)Q对铁电(sh)薄膜中畴l态的可控制备以及相关的研I探索和潜在应用提供了重要的信息。相关研I结果分别发表在AppliedPhysicsLetters和ActaMaterialia上?/span>
闭合畴结构由于在新的铁电(sh)器gQ例如数据存储元件、自旋隧道结、超薄电(sh)容器{的应用前景而得到广泛关注。通常认ؓ(f)氧化物电(sh)极会破坏闭合畴的E_性，然而，铁电(sh)薄膜应用于电(sh)子器件时与电(sh)极接触是不可避免的。该研究组之前研究l果表明闭合畴可E_存在于受拉的铁电(sh)薄膜中，q且拉应力对于其形成起关键性作用。基于此Q他们期望相似的现象可能会出现在PbTiO3/甉|体系。实验中采用了两U氧化物甉|Q一U是SrRuO3甉|Q另一U是La0.7Sr0.3MnO3甉|。研I表明当上下甉|对称Ӟ周期性的闭合畴结构可以稳定存在于PbTiO3薄膜中，而当甉|不对U时Q交替的ac畴出现?/span>
该项工作颠覆了之前h们认为电(sh)极会ȝ闭合畴Ş成的认识Q对于深入理解闭合畴l构的性质提供了重要信息ƈ且得研I此l构在外?sh)场下的演化成?f)可能。相关研I结果以面文章的Ş式发表在7?1日出版的AppliedPhysicsLetters上，同时Q美国物理联合会(AIP)出版集团在每周的新闻发布会上作ؓ(f)重要U研q展加以推介?AIP出版集团每周会在旗下所有十几种出版刊物几百文章中选取3文章进行重Ҏ(gu)?。相x道可见下列链接?/span>
该项工作得到了国家自然科学基金委重点目及面上项目、中国科学院前沿U学重点研究目及科技部?73”项目的支持?/span>
