我院教师钟海在Science上发表重要研究成果

近日，鲁东大学物理与光电工程学院科研团队与中国科学院物理研究所、清华大学等单位合作，在萤石铁电体中的独特带电畴壁结构与特性研究中取得重要进展，成果发表在国际顶级期刊Science上。钟海副教授为论文第一作者。

铁电畴壁往往展现出迥异于畴区的物理性质。在三维铁电晶体中，畴壁通常被认为是具有纳米级厚度的二维结构，如何获得具有极限尺寸的畴壁进而提高器件密度是该领域的关键科学问题。萤石结构铁电体的出现为解决这个问题带来了新机遇。它们的三维晶体结构是由二维极性层和非极性层交替排列组成，铁电极化被限制在二维极性层中。并且，声子平带理论表明非极性间隔层的存在解耦了相邻极性层的相互作用，各极性层可独立发生极性切换而保持稳定。因此，在这些二维极性层中可能存在受维度限制且可独立运动的带电畴壁，然而相关研究尚属空白。

鲁东大学科研团队与中国科学院物理研究所、清华大学等单位合作，通过激光法创制了自支撑萤石结构铁电薄膜，实验观测了氧化锆铁电体中的一维带电畴壁，揭示了这些畴壁亚单胞级的极限尺寸以及独特的自平衡氧占据的电荷屏蔽机制，实现了局部电场对带电畴壁的人工操控，打破了对于三维晶体中畴壁为本征二维结构的传统认知，阐明了萤石铁电体中极化切换与氧离子传输之间的内在耦合关系，为开发具有极限密度的类脑智能纳电子器件提供了科学基础。

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeb7280

图. 铁电ZrO₂中的一维带电畴壁。铁电ZrO₂结构的卡通示意图以及限制在二维极性层内的“头对头”和“尾对尾”型带电畴壁的原子模型。