褶皱BiFeO₃极性拓扑畴

免电压生成拓扑畴

利用褶皱凸起引入挠曲电效应，无需施加电压即可在铁酸铋薄膜中形成稳定的中心发散型拓扑畴态，并可通过电场可逆切换畴构型。

田国 · Zheng, Sizheng · Mo, Zhuhua · Xian, Jianbiao · 陈超 · 樊贞 · 秦明辉 · Dai, J. Y. · 王捷 · 刘俊明 · 高兴森

Advanced Functional Materials 2025

技术优势

免电压写入拓扑畴

利用褶皱凸起的挠曲电效应，在无外电场下自发形成中心发散态和圆柱泡状畴图案，简化器件操作并降低能耗。

电场可逆切换畴态

中心发散态与马赛克态可在电场驱动下可逆切换，为设计可调拓扑结构器件提供基础。

机理清晰可预测

相场模拟证实了褶皱形貌引起的挠曲电效应对畴态形成的解释，可用于指导按需设计极性拓扑结构。

应用场景

• 纳米电子器件：利用免电压拓扑畴作为功能单元，简化纳米电子器件的畴写入与调控。
• 铁电存储器：中心发散态与马赛克态两种稳定态可用作非易失存储的0/1状态，电场可逆擦写。
• 自支撑氧化物薄膜：在无衬底约束的自支撑薄膜中通过褶皱工程实现拓扑畴，扩展了柔性器件的可能性。