缺陷對(duì)鐵電材料疇壁傳播影響研究獲進(jìn)展

來源： 北京大學(xué) 作者： 王恩哥

由于在固體電子學(xué)領(lǐng)域顯示出的廣泛應(yīng)用前景，鐵電材料已成為凝聚態(tài)物理和相關(guān)領(lǐng)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(fā)極化的性質(zhì)，從而形成單疇或者多疇的結(jié)構(gòu)；在外電場(chǎng)作用下，鐵電材料中的極化（疇）方向總是傾向于沿著電場(chǎng)方向，從而形成極化（疇）的翻轉(zhuǎn)。在實(shí)際材料中，極化（疇）的翻轉(zhuǎn)過程通常很復(fù)雜，因此外場(chǎng)作用下的原位結(jié)構(gòu)研究十分重要。2010年王恩哥小組曾成功地將電場(chǎng)原位引入到透射電鏡中，首次研究了電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)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(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)演化過程，美國密西根大學(xué)潘曉晴領(lǐng)導(dǎo)的課題組與北京大學(xué)物理學(xué)院、國際量子材料科學(xué)中心王恩哥合作，再次通過在透射電子顯微鏡中原位地對(duì)具有反鐵磁性的鐵電材料鐵酸鉍（BiFeO3）薄膜施加電場(chǎng)，實(shí)時(shí)地觀測(cè)了電場(chǎng)作用下的極化（疇）翻轉(zhuǎn)的過程。

同時(shí)，結(jié)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(duì)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(shè)計(jì)新一代的功能器件提供了重要依據(jù)。該合作成果最近發(fā)表在《科學(xué)》（Science）上(Science 334, 968(2011))。