缺陷對鐵電材料疇壁傳播影響研究獲進展

來源： 北京大學 作者： 王恩哥

由于在固體電子學領域顯示出的廣泛應用前景，鐵電材料已成為凝聚態物理和相關領域研究中的熱門課題之一。

通常，在居里溫度以下的鐵電材料本身具有自發極化的性質，從而形成單疇或者多疇的結構；在外電場作用下，鐵電材料中的極化（疇）方向總是傾向于沿著電場方向，從而形成極化（疇）的翻轉。在實際材料中，極化（疇）的翻轉過程通常很復雜，因此外場作用下的原位結構研究十分重要。2010年王恩哥小組曾成功地將電場原位引入到透射電鏡中，首次研究了電場驅動的氧化鈰相變過程（J. Am. Chem. Soc.132, 4197-4201(2010)）。為了研究鐵電極化翻轉的動力學演化過程，美國密西根大學潘曉晴領導的課題組與北京大學物理學院、國際量子材料科學中心王恩哥合作，再次通過在透射電子顯微鏡中原位地對具有反鐵磁性的鐵電材料鐵酸鉍（BiFeO3）薄膜施加電場，實時地觀測了電場作用下的極化（疇）翻轉的過程。

同時，結合球差校正的透射電子顯微鏡的超高分辨成像能力（50pm），研究了鐵電材料中各種缺陷對疇的成核以及疇壁傳播的影響。這些研究為提高鐵電器件的性能和設計新一代的功能器件提供了重要依據。該合作成果最近發表在《科學》（Science）上(Science 334, 968(2011))。