新闻网讯?近日，我校硅酸盐材料工程研究中心孙华君教授团队在铁电材料领域取得新进展，相关成果以Tailoring polarization homogeneity in discontinuous-columnar Bi(Fe,Mn)O3 thin films via dislocation engineering with controlled self-assembly”为题发表在国际学术期刊《自然?通讯》（Nature Communications）上。我校硅酸盐科学与先进建材全国重点实验室为论文通讯单位，孙华君教授、鲁东大学马晓光教授、香港城市大学张树君教授为论文的共同通讯作者。
铁电材料的性能根源于其微观结构，而材料中普遍存在的点缺陷与界面等结构单元对铁电行为具有决定性影响。传统观点通常将缺陷视为需要抑制的有害因素，但近期研究表明，缺陷的空间构型与密度同样是调控铁电性能的关键自由度。低密度随机缺陷可促进畴结构有序化，却往往提高畴翻转能垒和矫顽场；相反，高密度随机缺陷虽有利于畴壁运动，却易诱发无序应变与极化不稳定。由此，缺陷构型工程通过协同调控缺陷排布、密度及局域应变场，为实现低矫顽场、高剩余极化和优异稳定性的铁电材料提供了新的设计范式。
针对上述挑战，孙华君教授团队提出了一种基于可控自组装的新型位错工程策略，突破单纯降低缺陷密度在叠颈(贵别,惭苍)翱3（叠贵惭翱）薄膜铁电极化调控中面临的局限。与以往采用厂谤罢颈翱3（厂罢翱）等单晶衬底降低位错密度的研究不同，本研究创新性地选用面心立方（贵颁颁）结构的狈颈-颁谤基底，主动引入其与菱方相（搁3肠）叠贵惭翱薄膜_x0008__x0008_之间的晶格与热膨胀失配，从而在薄膜中构建高密度位错环境，为调控位错构型及探究位错-铁电极化相互作用机理提供了理想体系。进一步地，利用常见的尝补狈颈翱3（尝狈翱）缓冲层，将叠贵惭翱与狈颈-颁谤_x0008__x0008_之间的晶格失配从词3.8%降至词1.0%，促进了不连续柱状晶结构的形成，该结构引导刃型位错沿晶界进行拓扑保护型自组装，形成高度有序的微观结构。这种相对有序的结构不仅促进了应变的均匀分布和贵别翱6八面体协同倾转，还降低了畴翻转能垒，增强了铁电极化均匀性，实现了更均匀的畴钉扎效应，并增强了薄膜的抗老化特性。本研究成果为通过位错空间构型设计调控铁电性能的缺陷工程范式提供了重要理论基础。
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文：孟莉、鲁建峰；编辑：曹明；审核：卢少平