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鐵電材料中發(fā)現(xiàn)極化布洛赫點
2024年05月20日 14:07:07
來源：化工儀器網 點擊量：8844
近日，科學家們發(fā)現(xiàn)了一種新的現(xiàn)象——極化布洛赫點。
【化工儀器網 項目成果】 在物理學的奇妙世界中，鐵電材料以其獨特的極化特性吸引了無數科學家的目光。這些材料能夠在沒有外部電場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，隨著科技的進步和對納米尺度物理現(xiàn)象的深入探索，科學家們發(fā)現(xiàn)了一種新的現(xiàn)象——極化布洛赫點，這一發(fā)現(xiàn)不僅為鐵電材料的研究增添了新的篇章，也為未來的技術應用開辟了新的可能性。
在探討極化布洛赫點之前，我們首先需要理解什么是布洛赫點。在固體物理學中，布洛赫點是指晶體結構中的一種特殊缺陷，它可以看作是晶格中的一種“旋渦”，其周圍原子的排列呈現(xiàn)出一種特殊的周期性模式。而當這種結構出現(xiàn)在鐵電材料中時，由于其特殊的極化性質，會形成所謂的極化布洛赫點。
極化布洛赫點的發(fā)現(xiàn)是通過對鐵電材料的精細結構分析實現(xiàn)的。利用高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)等先進的實驗技術，科學家們觀察到了鐵電材料中原子尺度上的周期性結構畸變。這些畸變在特定的條件下形成了布洛赫點，而這些點的極化特性與傳統(tǒng)的鐵電區(qū)域截然不同，表現(xiàn)出更為復雜的電磁行為。5月10日，《自然·通訊》以“應變調制鐵電薄膜中的極化布洛赫點”為題在線發(fā)表了該研究成果。
該研究進一步完善了通過失配應變調控鐵電材料疇結構的重要性和有效性，揭示了極化體系中的電偶極子在一定條件下可以形成類似特殊凝聚結構的準粒子，豐富了極化拓撲疇結構家族，對探索基于鐵電材料的高密度非易失性信息存儲器件具有重要意義。
據介紹，研究團隊在前期半子晶格工作的基礎上，利用相場模擬構建對稱電極模型，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型的布洛赫點：其一是面內匯聚且面外發(fā)散，其二是面內發(fā)散且面外匯聚。研究人員利用脈沖激光沉積技術在SmScO3襯底上生長由SrRuO3電極夾持的超薄PbTiO3薄膜(5nm)，并通過像差校正透射電子顯微鏡對平面樣和截面樣進行觀察，在PbTiO3薄膜中觀察到了面內面外呈發(fā)散和匯聚特征的極化布洛赫點。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，該研究團隊在有關鐵電材料拓撲疇結構方面的又一項重要突破。
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