PbTiO3/LaAlO3体系中首次发现常规180°铁电畴壁与反相畴界互耦现象

经观智讯2025-07-01 15:46

经济观察网讯 据物理研究所消息,铁电畴壁随机存储器为解决硅基存储技术遇到的“存储墙”问题提供了切实可行的方案。相较于其他二维界面,例如晶界、相界等,铁电畴壁可被特定的电场创建、移动以及擦除,意味着基于铁电畴壁的存储器件将更加灵活可控。然而,常规铁电畴壁作为高能界面,会出现非预期的漂移甚至湮灭,引发对数据存储可靠性的担忧,且现有的铁电畴壁存储器件传导电流和开关比仍处于较低水平,难以满足读写器件的性能要求。此外,在高密度铁电畴壁器件中,畴壁体积占比高,这限制了存储密度的进一步提升。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心研究员禹日成、副研究员沈希联合北京科技大学教授苗君,在PbTiO3/LaAlO3体系中首次发现了常规180°铁电畴壁与反相畴界(APB)互耦现象。研究团队通过透射电子显微学、第一性原理计算等多种手段,发现该互耦体系严格垂直于生长界面,横向厚度仅为常规畴壁的1/10。APB的钉扎属性赋予互耦体系优异的抗干扰性能,且互耦体系可通过APB与180°常规铁电畴壁的互耦与解耦实现铁电畴极化的翻转,利用缺陷工程等手段调控互耦体系的物性。

该互耦体系在打造高密度、低能耗、高耐久性及快速读写的非易失性铁电存储器件中具有应用前景。

相关研究成果以Interlocking Antiphase Boundary with 180° Domain Wall in PbTiO3–Antiphase Ferroelectric Boundary为题,发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项等的支持。