铪基铁电薄膜因其优异的工艺兼容性和可扩展性优势,被视为突破摩尔定律极限的新一代铁电候选材料。然而,其核心物理机制——尤其是极化翻转动力学与畴结构演变规律———仍存在认知空白。本研究通过原位像差校正透射电子显微技术,系统...铪基铁电薄膜因其优异的工艺兼容性和可扩展性优势,被视为突破摩尔定律极限的新一代铁电候选材料。然而,其核心物理机制——尤其是极化翻转动力学与畴结构演变规律———仍存在认知空白。本研究通过原位像差校正透射电子显微技术,系统揭示了外延Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)⁃ZrO_(2)超晶格薄膜在电子束辐照作用下的原子尺度结构演化规律。基于原子分辨的扫描透射电子显微镜(scanning transmission electron microscopy,STEM)的多种成像模式的表征发现,电子束辐照可在Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)⁃ZrO_(2)层内诱导产生单胞尺度的极化错排畴,该中间态结构具有自发恢复特性。另外,电子束辐照可触发单畴体系向含180°带电畴壁的双畴态可逆转变,且畴壁两侧极化区域表现出独立翻转特性。本研究首次实现了铪基铁电极化的单胞级精准操控,从原子尺度揭示了极化翻转与畴壁动力学的微观机制,为开发高密度非易失性铁电存储器提供了重要的理论依据。展开更多
文摘铪基铁电薄膜因其优异的工艺兼容性和可扩展性优势,被视为突破摩尔定律极限的新一代铁电候选材料。然而,其核心物理机制——尤其是极化翻转动力学与畴结构演变规律———仍存在认知空白。本研究通过原位像差校正透射电子显微技术,系统揭示了外延Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)⁃ZrO_(2)超晶格薄膜在电子束辐照作用下的原子尺度结构演化规律。基于原子分辨的扫描透射电子显微镜(scanning transmission electron microscopy,STEM)的多种成像模式的表征发现,电子束辐照可在Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)⁃ZrO_(2)层内诱导产生单胞尺度的极化错排畴,该中间态结构具有自发恢复特性。另外,电子束辐照可触发单畴体系向含180°带电畴壁的双畴态可逆转变,且畴壁两侧极化区域表现出独立翻转特性。本研究首次实现了铪基铁电极化的单胞级精准操控,从原子尺度揭示了极化翻转与畴壁动力学的微观机制,为开发高密度非易失性铁电存储器提供了重要的理论依据。
