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铁电材料中发现极化布洛赫点
2024年05月20日 14:07:07
来源：化工仪器网 点击量：8883
近日，科学家们发现了一种新的现象——极化布洛赫点。
【化工仪器网 项目成果】 在物理学的奇妙世界中，铁电材料以其独特的极化特性吸引了无数科学家的目光。这些材料能够在没有外部电场的情况下保持电极化状态，是电子器件中不可或缺的组成部分。然而，随着科技的进步和对纳米尺度物理现象的深入探索，科学家们发现了一种新的现象——极化布洛赫点，这一发现不仅为铁电材料的研究增添了新的篇章，也为未来的技术应用开辟了新的可能性。
在探讨极化布洛赫点之前，我们首先需要理解什么是布洛赫点。在固体物理学中，布洛赫点是指晶体结构中的一种特殊缺陷，它可以看作是晶格中的一种“旋涡”，其周围原子的排列呈现出一种特殊的周期性模式。而当这种结构出现在铁电材料中时，由于其特殊的极化性质，会形成所谓的极化布洛赫点。
极化布洛赫点的发现是通过对铁电材料的精细结构分析实现的。利用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等先进的实验技术，科学家们观察到了铁电材料中原子尺度上的周期性结构畸变。这些畸变在特定的条件下形成了布洛赫点，而这些点的极化特性与传统的铁电区域截然不同，表现出更为复杂的电磁行为。5月10日，《自然·通讯》以“应变调制铁电薄膜中的极化布洛赫点”为题在线发表了该研究成果。
该研究进一步完善了通过失配应变调控铁电材料畴结构的重要性和有效性，揭示了极化体系中的电偶极子在一定条件下可以形成类似特殊凝聚结构的准粒子，丰富了极化拓扑畴结构家族，对探索基于铁电材料的高密度非易失性信息存储器件具有重要意义。
据介绍，研究团队在前期半子晶格工作的基础上，利用相场模拟构建对称电极模型，发现随着电极厚度的增加，汇聚和发散型半子分别演化成两种类型的布洛赫点：其一是面内汇聚且面外发散，其二是面内发散且面外汇聚。研究人员利用脉冲激光沉积技术在SmScO3衬底上生长由SrRuO3电极夹持的超薄PbTiO3薄膜(5nm)，并通过像差校正透射电子显微镜对平面样和截面样进行观察，在PbTiO3薄膜中观察到了面内面外呈发散和汇聚特征的极化布洛赫点。这一发现是继通量全闭合阵列、半子晶格、周期性电偶极子波之后，该研究团队在有关铁电材料拓扑畴结构方面的又一项重要突破。
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