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社员马秀良主持的铁电薄膜异质界面及畴组态取得新进展
2017-8-28

九三学社社员、中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室固体原子像研究部马秀良研究员主持的在铁电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方面获得新进展。

  

  铁电材料由于丰富的物理性能和在铁电器件领域广泛的应用前景得到研究人员的广泛关注。由于电子器件小型化的需求,铁电材料通常以薄膜的形式用于研究和应用。随着薄膜尺度的减小,界面问题变得愈加重要。“界面即器件”,对氧化物而言同样适用。对铁电薄膜而言,功能界面包括同质界面和异质界面,前者是指同一铁电材料中具有相同的成分和结构所构成的界面,称之为铁电畴壁;后者是两种不同材料构成的界面。铁电畴壁由于其新颖的导电性、光伏性等特性引起人们的广泛兴趣,后者由于异质界面处晶格、轨道、电荷、自旋的交互作用产生奇特的物理性能而成为研究热点。

 

  该研究小组利用衬底调控薄膜应变的方法,分别在受到拉应变的BiFeO3多铁薄膜和PbTiO3铁电薄膜中得到了奇特的畴结构。在正交PrScO3(110)衬底上生长的BiFeO3多铁薄膜中得到了周期性大规模四组态涡旋畴结构;在正交GdScO3(110)衬底上生长不同厚度的PbTiO3铁电薄膜中得到呈周期性分布的a1/a2 畴结构,并利用像差校正透射电子显微镜对其结构细节做了深入分析。这些研究结果丰富了人们对铁电薄膜中畴组态的认识,并且提供了一种有效调控畴组态的方法,对铁电薄膜中畴组态的可控制备以及相关的研究探索和潜在应用提供了重要的信息。相关研究结果分别发表在Applied Physics LettersActa Materialia上。

  

该项工作颠覆了之前人们认为电极会阻碍闭合畴形成的认识,对于深入理解闭合畴结构的性质提供了重要信息并且使得研究此结构在外电场下的演化成为可能。相关研究结果以封面文章的形式发表在731日出版的Applied Physics Letters上,同时,美国物理联合会(AIP)出版集团在每周的新闻发布会上作为重要科研进展加以推介。(AIP出版集团每周会在旗下所有十几种出版刊物几百篇文章中选取3篇文章进行重点推介)。 

  

该项工作得到了国家自然科学基金委重点项目及面上项目、中国科学院前沿科学重点研究项目及科技部“973”项目的支持。(宣传部)

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