跟着室温超薄铁电资料的呈现,包含氧化铪、钙钛矿氧化物和范德瓦尔斯(vdW)资料,科学界开端重视这些资料带来的新颖性和潜在运用。这些超薄铁电资料的呈现应战了长期以来对铁电性的要害标准效应的知道,为开发微型铁电器材并将其集成到现代半导体技能中供给了新的时机。
电容效应经过应变梯度和电极化的耦合来操作铁电性质,而无需外部电压。这一效应的引进使得铁电资料的操控变得更灵敏,并有望在低维体系中发挥更大的效果。但是,虽然现已取得了一些发展,但到目前为止,在铁电资猜中广泛施行柔电操控依然比预期中罕见。其间一个主体问题是机械开关途径通常被限制为单一或固定方向,导致了柔电操控的缺点。
为了战胜这些应战,我国科大合肥微标准物质科学国家研讨中心曾华凌教授课题组和云南师范大学付召明教授协作经过运用范德瓦尔斯资料的固有柔性,使用纳米尖印压技能在超薄铁电资料CuInP
S6(CIPS)中完结了恣意极化回转和人工域工程。相关研讨在“Nature Communications”期刊上宣布了题为“Reversible flexoelectric domain engineering at the nanoscale in van der Waals ferroelectrics”的最新论文。他们观察到,在纳米标准下施加压力后,CIPS的形状阅历了一种延展变形,这种软变形导致了双向柔电场的发生,从而使CIPS的极化能够双向回转。经过操控施加的顶级力,他们还能够在必定程度上完结纷歧样的形状的纳米域的选择性生成,并能观察到铁电域的改变。
S6(CIPS)中完结了恣意极化回转和人工域工程。与传统体资猜中的硬触摸状况不同,本研讨使用原子力显微镜(AFM)顶级在纳米标准下施加压力,观察到CIPS的形状阅历了延展变形。
(2) 试验成果为,CIPS的软变形归因于其vdW资料的固有柔性,并发生了一个双向柔电场,使得CIPS的极化能够以双向办法回转。经过该技能,研讨人员成功在预极化样品中选择性地生成了纷歧样的形状的纳米域,如点和环。
(3) 进一步的研讨标明,经过施加不同的顶级力以回转向下的铁电域,能够观察到三叶域向环域的改变,标明CIPS中存在面内各向异性的柔性。
科学定论】本研讨提出了一种机械办法,可在纳米标准上完结二维铁电资猜中铁电极化的恣意操控。经过使用超薄铁电资猜中的面内各向异性柔性,并经过巨大的柔电场完结了共同的高极化铁电态。这一发现为使用机械手法在二维极限下可靠地切换铁电极化供给了新途径。
作者的成果提醒了柔电操控在切换超薄铁电资猜中杂乱铁电性方面的高效性,一起为探究铁电性相关的新功能供给了有力支撑。此外,完结的大应变梯度还为研讨机械操控二维资料的电子、光学和磁学性质供给了重要时机。这些发现有望推进铁电资料在新式电子器材、光学器材以及磁学器材方面的运用,并促进了对超薄铁电资料的深化了解和开发。
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