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逆尺寸效应诱导新型低维铁电材料研究进展

日期: 2024-12-19
浏览次数: 121
来源:厦门大学化学化工学院


近日,我院魏现奎教授课题组与苏州大学许彬教授课题组合作,在逆尺寸诱导新型低维铁电材料研究中取得重要进展,相关成果以“Inverse Size-Scaling Ferroelectricity in Centrosymmetric Insulating Perovskite Oxide DyScO3”为题发表在《Advanced Materials》, DOI: 10.1002/adma.202413708)。
近年来,关于超晶格和块体材料中电极化的拓扑态的研究取得了显著进展,这为新型电子器件的设计提供了重要的理论和技术支撑。然而,传统的氧化物材料(如LaAlO₃、KTaO₃和RScO₃ (R= 稀土金属))由于其中心对称的平凡特性,其功能性和潜在应用仍未被充分发掘。
研究团队通过定量原子分辨透射电子显微镜(TEM)的实验观测,首次在中心对称的DyScO₃样品中发现了厚度梯度诱导的非极性-极性相变现象。当样品临界厚度减小到约5nm时,其反演对称性会因表面电荷转移而自发破坏,从而产生不对称的Dy原子位移和氧八面体的铁旋有序。基于这一重要发现,研究团队创新性地提出了 “逆尺寸标度铁电体(inverse size-scaling ferroelectric)”的这一概念,打破了传统观念中“尺寸缩减抑制极化”的认知,揭示了一种通过尺寸缩减来激发极化的新机制。与本征铁电体(proper ferroelectric)和非本征铁电体(improper ferroelectric)的作用机理不同,逆尺寸标度铁电体的极化不仅不会随尺寸减小而消失,反而会在达到临界厚度时被激发出来。这些发现为探索新型低维铁电材料领域提供了全新契机,并为高密度存储器、逻辑器件和新型电子设备的开发开辟了新方向。
该工作在魏现奎教授指导下完成, 我院2023级硕士生陈林源,苏州大学博士生马雪,我院2023级博士生梁智尧、王毅为论文共同第一作者,魏现奎教授和许彬教授为论文共同通讯作者。此外,我院林楷强教授和清华大学李千教授对本研究工作提供了大力支持。研究工作得到国家高层次人才计划,厦门大学校长基金项目(20720230006),以及嘉庚创新实验室科技项目的支持。
论文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202413708



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