新聞網(wǎng)訊 我校電子信息學(xué)院溫崢課題組與南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院楊玉榮課題組、鄧昱課題組合作，在鐵電疇結(jié)構(gòu)和新一代信息技術(shù)上取得突破，相關(guān)研究成果以“Skyrmion nanodomains in ferroelectric–antiferroelectric solid solutions”為題于4月15日在線發(fā)表在Nature Materials期刊。溫崢、楊玉榮、鄧昱為論文共同通訊作者，我校物理學(xué)在讀博士研究生鄭維杰為論文第一作者（共同第一位次），青島大學(xué)為第一和通訊作者單位。
最近，極性拓撲疇，特別是極性斯格明子（Polar skyrmion）受到業(yè)界廣泛關(guān)注，其具有手性、負電容、場控二次諧波等新奇物性，并且這種拓撲孤子可以穩(wěn)定在原子尺度，在超高密度數(shù)據(jù)存儲、負電容低功耗場效應(yīng)器件以及高靈敏太赫茲成像等領(lǐng)域顯示出巨大應(yīng)用潛力，這推動了鐵電拓撲電子學(xué)在新一代信息技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。然而，鐵電體的“電極化-晶格”強耦合使得極性斯格明子成為能量介穩(wěn)態(tài)。目前，其僅存在于少數(shù)借助復(fù)雜薄膜結(jié)構(gòu)來平衡能量間相互作用的材料體系中，限制了相關(guān)電子學(xué)器件的設(shè)計、制備和CMOS系統(tǒng)集成。因此，探索新的極性斯格明子材料體系對于拓撲電子學(xué)的發(fā)展十分重要，但同時由于苛刻的力、電邊界條件充滿了挑戰(zhàn)。我們注意到極性斯格明子產(chǎn)生的兩個關(guān)鍵因素，即“電偶極子轉(zhuǎn)動”和“非共線極化織構(gòu)有序化”，提出基于鐵電-反鐵電固溶體的斯格明子材料體系。固溶體中鐵電序與反鐵電序共存，其能量相互競爭導(dǎo)致電偶極子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)固溶成分恰當(dāng)時，非共線電偶極子有序化形成如Néel疇壁等排列并產(chǎn)生斯格明子拓撲織構(gòu)。該體系化學(xué)組分簡單，易于制備且魯棒性強，蘊含了拓撲極性織構(gòu)形成的新機制，使得斯格明子電疇能夠廣泛存在于陶瓷和薄膜兩種材料形態(tài)中，這不僅為極性拓撲相的理論和實驗研究提供了廣闊的平臺，還促進了鐵電電子學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展。
該工作得到了國家自然科學(xué)基金，山東省泰山學(xué)者工程的支持。
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