云南大学胡万彪团队在Nature Communications发文揭示二维铁电材料离子占位与迁移机制
日期：
2024-11-26
浏览次数:
115
近日，云南大学胡万彪团队（现代工学院/材料与能源学院/电镜中心/云南省电磁材料与器件重点实验室）在Nature Communications发表题为“Atomic-level direct imaging for Cu(I) multiple occupations and migration in 2D ferroelectric CuInP2S6”的研究论文。二维范德华铁电材料因奇特的物理和量子现象，广泛应用于场效应晶体管（FET）、非易失性存储器、铁电隧道结（FTJ）等领域。二维单斜（Cc）结构的CuInP2S6（CIPS），因其四势阱可调节的室温铁电性，在电子器件领域得到了广泛的研究。CIPS的铁电极化与Cu(I）所在晶格的位置有较强的关联性。如图1a所示，CIPS由InS6八面体笼，Cu(I）子以及P-P对构成一个连续的层，层与层之间通过范德瓦尔斯力以ABAB的堆垛方式构成完整的二维晶体。在TC点以下，Cu(I）自发的占据位置I（位置III），导致晶体的空间反演对称性破缺；从而产生朝下（朝上）的自发极化。由于Cu(I）的可迁移性，在CIPS晶体当中存在着面外（OOP）和面内（IP）两种极化（图1b）。当施加外场（如电场、应力、热等）时，Cu(I）的占位可以切换，使极化方向与场方向对齐（例如，当外加电场向上时，所有Cu(I)离子都切换到III位置，使极化点向上）。目前，该材料仍有一些问题未得到解决，例如：有多少可能的位置可以容纳Cu(I）切换或额外迁移？除了位置I和III外，是否还有其他可能的占据位置？Cu(I）是否有可能迁移到间隙位置或层间位置？此外，Cu(I）以什么样的路径来进行迁移？显然，这些基本的结构和物理图像对于理解CIPS的铁电性质和极化开关机制至关重要。在本工作中，研究团队通过像差校正扫描透射电子显微镜（AC-STEM）对CIPS单晶进行了原子级直接成像，以精确跟踪沿（100）-CIPS电子束辐照下Cu(I）的动态行为（图1c）。结果表明，Cu(I）在外加电子辐照下具有多重占位，Cu(I）可以迁移到InS6八面体骨架之间的晶格、空位、间隙和层间位置，形成CuxInP2S6（x=2-4）局域结构。Cu(I）多重位置占据诱导的晶格应力导致层与层沿b轴方向滑移，产生1/ 6b晶格常数的晶面滑移。CuxInP2S6（x=2-4）是一种局域动态结构，当电子剂量大于50 e− Å−2时以亚稳态存在，从而产生的动态过程。这些发现揭示了Cu(I）在CIPS中迁移的潜在机制，为控制其铁电性能的基本过程提供了重要依据。云南大学材料与能源学院2021级博士研究生郭长金为该论文第一作者，现代工学院胡万彪研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、云南省“兴滇英才支持计划”云岭学者专项、云南省电磁材料与器件重点实验室（筹）、云南大学“双一流”建设专项、云南大学电镜中心的资助和支持。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-54229-7
Hot News
/
相关推荐
2025
-
10
-
29
点击次数:
21
来源：中国稀土网近日，中国稀土学会理事、催化专业委员会委员、南京大学董林教授团队联合大唐南京热电有限责任公司攻坚的“燃气蒸汽联合循环机组全工况超低排放催化技术研究与应用”科技项目取得圆满成功。该项目成功破解了燃机在启停、低负荷等复杂工况下氮氧化物排放控制的行业瓶颈，标志着我国在燃气发电环保领域取得了新进展。面对机组启停及低负荷阶段出现的剧烈温度波动、高空速、高湿度等极端复杂工况，董林教授团队充分发...
2025
-
10
-
29
点击次数:
22
来源：中国稀土网近日，包钢集团矿山研究院科研团队传来捷报，依托包钢集团重点科研项目与深地科技国家重大专项，针对白云鄂博复杂共伴生矿开发难题，科研团队在铌资源精细化利用领域取得“快速检测、精准定位、质量预报”三大技术突破，对增强国家战略资源安全保障能力具有积极意义。快速检测“CT扫描仪”为破解白云鄂博复杂共伴生矿在采矿作业过程中存在的传统理化分析时间长、指导现场生产不及时等问题，科研团队成立多元素快...
2025
-
10
-
28
点击次数:
32
来源 ：中国稀土网 1、埃奎诺克斯资源公司（Equinox Resources）在巴西的坎波格兰德项目（Campo Grande）钻探证实一个浅部稀土成矿系统。中段钻探在1米深处见矿14米，总稀土氧化物（TREO）品位0.4022%，磁体稀土氧化物（MREO）占比为26%。北部钻探在45米深处见矿15米，TREO品位0.3268%，MREO占比21%。该矿临近巴西稀土公司（Brazilian Ra...
2025
-
10
-
27
点击次数:
52
来源：中国稀土网10月22日，内蒙古自治区工信厅副厅长杨茂盛主持召开三季度全区重点工业行业经济运行座谈会，围绕当前各重点行业发展形势、前三季度运行情况、存在的问题及对全年走势的判断展开交流，研究推动行业高质量发展相关工作。会上，自治区钢铁有色金属工业协会、有色金属产业促进会、稀土行业协会、水泥协会、石油和化学工业协会、氟硅产业促进会、氯碱行业协会、现代煤化工产业链促进会、光伏装备产业促进会、低空经...