在铁电模式中寻求答案| ARC未来低能电子技术卓越中心

薄膜铁电材料表现出独特的、不断演变的形态

为什么一些铁电材料显示气泡形状的图案，而另一些则显示复杂、迷宫般的图案?

FLEET研究发现，铁电薄膜变化模式的答案在于非平衡动力学，拓扑缺陷驱动随后的演化。

铁电材料可以被认为是铁磁材料的电学类比，它们的永久电极化类似于磁体的北极和南极。

理解它们的畴模式变化背后的物理学对于设计先进的低能铁电电子产品或大脑启发的神经形态计算至关重要。

主要作者Yousra Nahas博士，阿肯色州大学FLEET副研究员

薄膜铁电材料的特征畴模式受到材料类型和膜结构(衬底、电极、厚度、结构等)的强烈影响。

“我们想了解是什么驱动了一种模式的出现，而不是另一种模式，”在新南威尔士大学领导实验的张琪(Peggy)博士解释说。

“例如:是什么驱动了马赛克形状的域图案的形成，而不是迷宫形状的图案。以及为什么会导致随后的泡沫形状的变化。”

研究团队正在寻找一个共同的框架或路线图来驱动这样的领域安排。

“这些州有拓扑特征吗?”它们的拓扑结构是进化的吗?如果是，是怎么回事?这就是我们一直在寻找的答案，”共同主要作者Yousra Nahas博士(阿肯色大学)说。

共同主要作者谢尔盖·普罗霍伦科博士，阿肯色大学FLEET副研究员

“我们发现铁电极性畴的自模式可以通过检查非平衡动力学来理解，并且一个共同的框架是相分离动力学．

“我们还进行了拓扑表征，并研究了外部电场下的模式演化，这揭示了拓扑缺陷在调节模式转换中的关键作用。”

“这项研究的结果为研究人员在想要在低维铁电体中的多个调制相中‘导航’时使用了一个路线图(极性域模式的相位图)，共同主要作者谢尔盖·普罗霍伦科博士(阿肯色大学)说。

因此，这项研究在其本身的领域(凝聚态物理，铁电学)很有趣，但在概念和结果的普遍性方面，也可能与跨学科观众相关。

张琪博士，新南威尔士大学舰队研究员(舰队女性研究员)

研究人员研究了Pb(Zr0.4Ti0.6)O薄膜的畴结构特征和畴的演化_3.(或“PZT”)通过广泛的建模和实验研究(压响应力显微镜)。

研究人员发现:

低维铁电体自组装畴图的拓扑与控制发表于自然通讯2020年11月。(DOI 10.1038 / s41467 - 020 - 19519 w)

合著者，新南威尔士大学材料科学实验室的博士生Vivasha Govinden

张琪(Peggy)博士是FLEET的女性研究员。

舰队的铁电研究集中在其作为开关机制的潜在用途上，允许通过应用外部电场来逆转自发电极化。

FLEET CI教授Nagy Valanoor(新南威尔士大学)领导中心内的铁研究，合成铁电和铁磁异质结构，用于中心内其他FLEET节点的研究研究主题1而且使能技术A．

FLEET AI教授Laurent Bellaiche(阿肯色大学)在阿肯色领导了铁电体、磁性化合物、多铁性和其他半导体的基于第一性原理的理论研究，与CI Valanoor合作研究铁电和铁磁异质结构，以及新型拓扑氧化物。

FLEET(未来低能耗电子技术中心)是澳大利亚研究委员会的卓越中心，汇集了100多名研究人员，寻求开发超低能耗电子产品，以应对计算中能源使用的挑战，计算已经消耗了全球8%的电力，并且每十年翻一番。

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