近日，我院魏现奎教授团队与北京理工大学黄厚兵教授团队合作，发现并报道了反铁电PbZrO3薄膜原子尺度极性涡-反涡旋对，相关成果以“Observation of Atomic-Scale Polar Vortex–Antivortex Pairs in Antiferroelectric PbZrO3 Thin Films”为题发表在Nano Letters（DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c01506）。
拓扑极性结构，类似于自旋涡旋和斯格明子，因其在未来器件应用中的迷人前景而受到极大的关注。然而，在广泛的铁电基超晶格研究中，外延异质界面产生的应变、去极化和梯度能量极大地限制了拓扑孤子的迁移率。
研究团队利用原子分辨率扫描透射电子显微观察并报道了反铁电PbZrO3薄膜反相边界的交界附近的极性涡旋-反涡旋对。从时间分辨晶格的分析来看，由失配调制引起的局部应变梯度构建了迄今为止报道的最小拓扑单元; 相场模拟揭示了 Pb-O 空位诱导的随机电场是其三维形成的原因; 电子束辐照的刺激可以驱动它们的动态迁移。这些发现为基于反铁电薄膜拓扑结构的功能器件设计提供了一种新思路。
该工作由魏现奎教授主导，魏现奎教授为文章第一作者，与北京理工大学黄厚兵教授团队共同完成（两人为论文共同通讯作者）。此外，瑞士联邦理工学院的Kaushik Vaideeswaran和于利希研究中心的Joachim Mayer对本研究工作提供了大力支持。这项工作得到国家高层次青年人才计划、福建省能源材料科学与技术创新实验室科技项目和厦门大学校长基金等资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c01506
