FLEET研讨会-铁电泡域稳定性| ARC未来低能电子技术卓越中心

张琪博士新南威尔士大学材料科学与工程学院

地点:克莱顿莫纳什大学新视野Bld G29研讨室

铁电系统中的拓扑结构近年来引起了广泛的关注。例如，skyrmions、通量闭包或纳米级气泡域等拓扑配置已经导致了包括高导电性、手性、负电容和巨大机电响应在内的涌现特性。这些特性使得极性拓扑有望应用于各种低能量器件，特别是在它们可以确定控制的情况下。

在超薄外延PbZr中观察到一种新型纳米级铁电畴，称为“气泡畴”_0.2“透明国际”_0.8O_3./ SrTiO_3./ PbZr_0.2“透明国际”_0.8O_3.铁电夹层结构。这些气泡域是横向受限的10纳米大小的球体，局部偶极子与周围铁电矩阵的宏观极化相反。

这种铁电拓扑在薄膜中是通过机械和电气边界条件的微妙平衡来稳定的。我们的研究建立了对气泡畴相稳定性的系统认识。本研讨会将通过设计异质结构的构型，以及调整机械/电场/温度条件来演示气泡域转变的确定性控制。

异质结构构型设计:界面效应已被进一步利用来设计拓扑缺陷跃迁。改变铁电/介电/铁电异质结构中铁电和/或介电层的厚度可以改变应变、筛选条件以及裸去极化场，从而在产生的畴中发挥重要作用。在这些层的不同厚度下，可以触发从迷宫到气泡域的过渡。铣穿铁电层时也发生类似的畴转变。
机械/电场控制:利用局部机械压力触发拓扑缺陷跃迁;在沿极化方向施加的压缩应变作用下，相稳定性的顺序为迷宫→气泡→单畴。在机械压力的影响下，生长的气泡可以被擦除，形成单畴态，类似于极化的机械书写。在擦除区域的脉冲偏压下，可以再次创建气泡域。在一个稍有不同的系统中，机械压力也可以触发已生长的迷宫结构域分解成气泡。
温度/电场控制:热淬火是一种获取非平衡态的途径。根据外加电场或内置电场的强度，可以形成任意一种结构。例如，在没有(或存在)电场的情况下，它会形成迷宫般的域(或气泡)。

研究结果为相稳定性提供了系统的理解，并证明了纳米级铁电气泡域的可控操作，可用于紧急设备。

张博士还将于11月18日(周五)在RMIT现场和网上发表本次研讨会。