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專(zhuān)題
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鐵電材料中發(fā)現(xiàn)極化布洛赫點(diǎn)
2024年05月20日 14:07:07
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：8765
近日，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種新的現(xiàn)象——極化布洛赫點(diǎn)。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】 在物理學(xué)的奇妙世界中，鐵電材料以其獨(dú)特的極化特性吸引了無(wú)數(shù)科學(xué)家的目光。這些材料能夠在沒(méi)有外部電場(chǎng)的情況下保持電極化狀態(tài)，是電子器件中不可或缺的組成部分。然而，隨著科技的進(jìn)步和對(duì)納米尺度物理現(xiàn)象的深入探索，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種新的現(xiàn)象——極化布洛赫點(diǎn)，這一發(fā)現(xiàn)不僅為鐵電材料的研究增添了新的篇章，也為未來(lái)的技術(shù)應(yīng)用開(kāi)辟了新的可能性。
在探討極化布洛赫點(diǎn)之前，我們首先需要理解什么是布洛赫點(diǎn)。在固體物理學(xué)中，布洛赫點(diǎn)是指晶體結(jié)構(gòu)中的一種特殊缺陷，它可以看作是晶格中的一種“旋渦”，其周?chē)拥呐帕谐尸F(xiàn)出一種特殊的周期性模式。而當(dāng)這種結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在鐵電材料中時(shí)，由于其特殊的極化性質(zhì)，會(huì)形成所謂的極化布洛赫點(diǎn)。
極化布洛赫點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)是通過(guò)對(duì)鐵電材料的精細(xì)結(jié)構(gòu)分析實(shí)現(xiàn)的。利用高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)等先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，科學(xué)家們觀察到了鐵電材料中原子尺度上的周期性結(jié)構(gòu)畸變。這些畸變?cè)谔囟ǖ臈l件下形成了布洛赫點(diǎn)，而這些點(diǎn)的極化特性與傳統(tǒng)的鐵電區(qū)域截然不同，表現(xiàn)出更為復(fù)雜的電磁行為。5月10日，《自然·通訊》以“應(yīng)變調(diào)制鐵電薄膜中的極化布洛赫點(diǎn)”為題在線發(fā)表了該研究成果。
該研究進(jìn)一步完善了通過(guò)失配應(yīng)變調(diào)控鐵電材料疇結(jié)構(gòu)的重要性和有效性，揭示了極化體系中的電偶極子在一定條件下可以形成類(lèi)似特殊凝聚結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)粒子，豐富了極化拓?fù)洚牻Y(jié)構(gòu)家族，對(duì)探索基于鐵電材料的高密度非易失性信息存儲(chǔ)器件具有重要意義。
據(jù)介紹，研究團(tuán)隊(duì)在前期半子晶格工作的基礎(chǔ)上，利用相場(chǎng)模擬構(gòu)建對(duì)稱(chēng)電極模型，發(fā)現(xiàn)隨著電極厚度的增加，匯聚和發(fā)散型半子分別演化成兩種類(lèi)型的布洛赫點(diǎn)：其一是面內(nèi)匯聚且面外發(fā)散，其二是面內(nèi)發(fā)散且面外匯聚。研究人員利用脈沖激光沉積技術(shù)在SmScO3襯底上生長(zhǎng)由SrRuO3電極夾持的超薄PbTiO3薄膜(5nm)，并通過(guò)像差校正透射電子顯微鏡對(duì)平面樣和截面樣進(jìn)行觀察，在PbTiO3薄膜中觀察到了面內(nèi)面外呈發(fā)散和匯聚特征的極化布洛赫點(diǎn)。這一發(fā)現(xiàn)是繼通量全閉合陣列、半子晶格、周期性電偶極子波之后，該研究團(tuán)隊(duì)在有關(guān)鐵電材料拓?fù)洚牻Y(jié)構(gòu)方面的又一項(xiàng)重要突破。
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