通過(guò)復(fù)雜的晶格-電荷相互作用形成的鐵電渦旋疇在納米電子器件研發(fā)中具有巨大的應(yīng)用潛力。實(shí)際應(yīng)用中，如何在外界激勵(lì)下操縱這類結(jié)構(gòu)的拓?fù)錉顟B(tài)是至關(guān)重要的。中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心表面物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與北京大學(xué)、湘潭大學(xué)和美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)合作，利用原子分辨的雙球差矯正電鏡，通過(guò)施加局部機(jī)械載荷操縱PbTiO3/SrTiO3超晶格中的渦旋。旋渦在外壓應(yīng)力作用下發(fā)生平面內(nèi)極化轉(zhuǎn)變，并在應(yīng)力消除后自發(fā)恢復(fù)。該成果結(jié)合了實(shí)時(shí)原子成像技術(shù)和像場(chǎng)模擬計(jì)算，揭示了原子尺度上的相變過(guò)程。這些發(fā)現(xiàn)為未來(lái)的納米電子學(xué)器件提供了控制奇異拓?fù)滂F電結(jié)構(gòu)的新途徑，也為理解納米尺度晶格電荷相互作用提供了有價(jià)值的見(jiàn)解。該工作以"Atomic Imaging of Mechanically Induced Topological Transition of Ferroelectric Vortices"為題發(fā)表在《Nature Communications》上。中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心表面物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室白雪冬研究員、北京大學(xué)高鵬教授和湘潭大學(xué)譚叢兵教授為本文的通訊作者。中科院物理研究所的陳潘博士研究生是該文章的D一作者。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-15616-y

圖1：標(biāo)題及作者

圖2：原位TEM研究實(shí)驗(yàn)方法

     在高分辨原位力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，樣品搭載在PicoFemto?雙傾原位STM-TEM樣品桿上，通過(guò)β方向傾轉(zhuǎn)裝置可以輕松找到理想的觀測(cè)角度。可三維操縱的鎢探針作為壓頭向樣品原位施加壓力，該壓縮過(guò)程可以輕松拍攝到原子分辨視頻。

注：原子分辨原位壓縮視頻請(qǐng)?jiān)斣兛头?/strong>。

圖3：PbTiO3/SrTiO3超晶格中渦旋疇的表征

圖4：渦旋疇在外力作用下的轉(zhuǎn)變

圖5：渦旋疇力學(xué)轉(zhuǎn)變過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變化

圖6：渦旋疇力學(xué)轉(zhuǎn)變和恢復(fù)過(guò)程的原子分辨照片

圖7：本文中使用的PicoFemto?原位雙傾TEM-STM樣品桿

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