《控制铁电薄膜中畴壁运动》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: chenfang
  • 发布时间:2015-01-28
  • 铁性材料中的畴壁近年来引起了极大的兴趣,特别是因为可以在其附近发现的独特的性能。然而,要充分利用其纳米级的功能实体的潜能,成核、位置、数量和速度的可靠和精确控制十分必要。利用压电力显微镜,我们展示了对偏锆酸铅和铂电极的铁电薄膜中的畴壁的控制。这个高层次的控制现实极好的机会证明铁电畴壁的多功能性和弹性。他们的位置可以通过电压脉冲的调谐控制,多畴壁可以成核集结并以一个可重复的方式处理。这个系统准确地描述了类似于经典的斯特凡问题,这个问题之前已被用于描述许多不同的系统,在这里,应用到电路中。本研究利用铁电薄膜,迈出实现畴壁纳米电子学的一步。

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    • 编译者:郭文姣
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    • 虽然自组装的分子结构单元可以导致许多下一代功能性有机纳米材料,但是通过在宏观长度尺度上的3D取向控制来控制薄膜形态以产生单层次5nm图案仍然是一个巨大的挑战。 研究了一系列光响应性混合寡聚(二甲基硅氧烷)液晶,其形成周期性圆柱形纳米结构,周期性在3.8和5.1nm之间。 通过暴露于光化非偏振光,液晶可以通过暴露于光化线性偏振光并且在平面外平面对准。 当在液晶的清除点下进行时,光取代效率最高,在几分钟内圆柱形纳米结构重新取向。 这些结果允许在宏观长度尺度上在薄膜中产生高度有序的5nm图案,以非接触方式控制取向。 ——文章发布于2017年7月24日
  • 《Nature |纤锌矿铁电体中电场诱导的铁电畴壁结构与调控机制研究》

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    • 发布时间:2025-04-17
    • 《Nature》于2025年4月发表了一篇关于纤锌矿铁电体中电场诱导畴壁特性及其应用潜力的研究文章。研究由密西根大学和麦吉尔大学的科研团队共同完成,首次揭示了ScGaN中垂直和水平铁电畴壁的原子排列规律与电学行为。 1. **垂直铁电畴壁(VDWs)**: - 通过高分辨HAADF与iDPC成像技术,研究解析了VDWs的八重环/四重环周期性排列和晶格横向膨胀等精细结构,证实其电中性本质。 - 密度泛函理论(DFT)模拟显示其电子态密度与体材料几乎一致,揭示了畴壁稳定的结构基础。 2. **水平铁电畴壁(HDWs)**: - 研究首次捕捉到厚度仅为数层原子的HDWs,发现其具有新颖的“翘曲二维六方结构”,并存在大量未饱和配位的金属原子悬挂键。 - 实验与DFT分析提出了极化电荷与未成键价电子之间的协同补偿机制,揭示了HDW的稳定来源,适用于所有四面体铁电材料的反极化畴结构。 3. **导电畴壁的应用潜力**: - 基于扫描导电原子力显微镜(c-AFM)的原位表征,团队发现HDWs可作为可控导电通道,通过调节偏压可实现畴壁导电性的写入、擦除及倾角调控,展示出优异的非易失性与可编程性。 - 这一发现为开发基于畴壁的铁电存储器、逻辑门及神经形态器件奠定了实验基础。 本研究系统阐明了纤锌矿铁电体中畴壁的原子构型、电荷行为及调控规律,提出的极化-电子协同补偿机制具有普适性。未来,基于导电畴壁的可编程器件有望实现更高集成度与更低能耗,推动铁电材料在信息存储与计算领域的应用突破。