缺陷对铁电材料畴壁传播影响研究获进展

来源： 北京大学 作者： 王恩哥

由于在固体电子学领域显示出的广泛应用前景，铁电材料已成为凝聚态物理和相关领域研究中的热门课题之一。

通常，在居里温度以下的铁电材料本身具有自发极化的性质，从而形成单畴或者多畴的结构；在外电场作用下，铁电材料中的极化（畴）方向总是倾向于沿着电场方向，从而形成极化（畴）的翻转。在实际材料中，极化（畴）的翻转过程通常很复杂，因此外场作用下的原位结构研究十分重要。2010年王恩哥小组曾成功地将电场原位引入到透射电镜中，首次研究了电场驱动的氧化铈相变过程（J. Am. Chem. Soc.132, 4197-4201(2010)）。为了研究铁电极化翻转的动力学演化过程，美国密西根大学潘晓晴领导的课题组与北京大学物理学院、国际量子材料科学中心王恩哥合作，再次通过在透射电子显微镜中原位地对具有反铁磁性的铁电材料铁酸铋（BiFeO3）薄膜施加电场，实时地观测了电场作用下的极化（畴）翻转的过程。

同时，结合球差校正的透射电子显微镜的超高分辨成像能力（50pm），研究了铁电材料中各种缺陷对畴的成核以及畴壁传播的影响。这些研究为提高铁电器件的性能和设计新一代的功能器件提供了重要依据。该合作成果最近发表在《科学》（Science）上(Science 334, 968(2011))。