最近,李法新/方岱宁课题组的工作“90-degree polarization switching in BaTiO3 crystals without domain wall motion”(钛酸钡单晶中无畴壁运动的90度极化翻转)被应用物理权威杂志Appl Phys Lett选为最新一期的Featured Article(http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/103/23), 文中的电畴结构照片被选为当期封面图片。论文的第一作者是工学院2010级博士生李应卫。 长期以来,在铁电领域的理论与实验一直存在着一对无法解决的矛盾,称为Landauer’s paradox:根据朗道-德文希尔理论计算的矫顽电场总是比实验中测量值大2-3个数量级。原因是理论中的电畴翻转是一个瞬时过程,也称为本征翻转,而实际材料中观测的电畴翻转总是伴随着成核、畴壁运动来完成。近年来人们试图在铁电超薄膜中通过抑制电畴成核来实现本征180度翻转,但均未成功。 李法新/方岱宁课题组改变了思路,在大块钛酸钡单晶中通过压力退极化预制自锁的90度畴结构,通过限制应变来抑制90度畴壁的运动,从而首次实现了无畴壁运动的极化翻转,测得的矫顽电场远大于常规通过畴壁运动的矫顽场。虽然这种电畴翻转跟朗道理论中描述的本征翻转不完全相同,但实验中测得的矫顽电场值与理论计算值符合很好,可称之为准本征90度翻转。 投稿之前,享有“集成铁电之父”称号的剑桥大学James Scott教授对这项工作表示高度赞赏,同意作为共同作者,并在文章简介中对该领域历史进行了回顾。论文在审稿期间被审稿人推荐无需修改,得以优先发表。
钛酸钡单晶中通过压力退极化形成自锁的畴结构