Рисунок 1. Смещение скорректированного просвечивающего электронно-микроскопического анализа многослойных пленок PTO / STO с соседними отношениями толщины слоя PTO 1. Периодические массивы V-области появляются в каждом слое PTO, а также показывают периодичность в направлении вертикальной пленки (Ac) Изображение с малым увеличением TEM (a), электронный дифракционный спектр (b) и изображение с высоким увеличением HAADF-STEM (c) для многослойных пленок PTO / STO; В плоской решетчатой деформации (d), деформации решетки за пределами плоскости (e) и вращении решетки в плоскости (f) двумерном распределении, полученном фазовым анализом.
Рисунок 2. Смещение скорректированного просвечивающего электронно-микроскопического анализа многослойных пленок PTO / STO с соседним отношением толщины слоя PTO 0,5. Периодические массивы V-области происходят в более толстом слое PTO, тогда как в более тонких слоях PTO (A) TEM-изображения ярких полей мультислоев PTO / STO. (B) Изображения HAADF-STEM тонких пленок. (C, d) Поверхность, полученная путем геометрического фазового анализа (b) (E, f) соответствует двумерному распределению внеплоскостных и плоских вращений решетки в (b). (G, h) Тонкий слой ВОМ, расширяющий HAADF- STEM нравится.
Рисунок 3. Наложение поляризационного вектора и исходного изображения ясно показывает полностью замкнутую сегнетоэлектрическую область с симметрией.
Рисунок 4. Схематический (ab) и анализ деформаций, вызванных ошибками (cf) массивов доменов V и H (c) Диаграммы деформаций решетки в вертикальной и (d) горизонтальной полностью закрытой доменной структуре. Периодически вертикальная полная закрывающая фурнитура с учетом деформации с одинаковой толщиной (f) Когда отношение толщины смежных слоев PTO равно 1/2, образование горизонтального полного закрытия в более тонком слое PTO облегчает размещение деформации в нем.
Рисунок 5. Моделирование фазового поля многослойной тонкопленочной системы PTO / STO (A) Фазовая диаграмма доменных структур в ВОМ с различными отношениями толщины в смежных слоях PTO Существует четыре области домена I, II, III, IV (A), трапециевидной области (T), горизонтальной полностью закрытой доменной структуры (H) и вертикально полностью замкнутой доменной структуры (V) соответственно (b) областей H и T вблизи второй точки перехода (C) Разница в плотности энергии между областями V и H вблизи третьей точки перехода. Конфигурации домена и их упругость областей T (d, e) и H областей (f, g) Распределение плотности энергии. Конфигурации домена доменов H (h, i) и V областей (j, k) и их распределения плотности упругой энергии.
Институт металлических исследований, Китайская академия наук Шеньянский институт материаловедения (совместный) Лабораторный научный сотрудник отдела полупроводниковой визуализации Ма Сюлян, Чжу Иньлян и другие ученые в Соединенных Штатах, полностью замкнутая сегнетоэлектрическая периодическая решетка потока и ее контролируемый рост сделали новый прогресс , Формирование двумерной периодической матрицы фазовой диаграммы формирования фазовой замкнутой сегнетоэлектрической фазы и получение четкой карты атомной структуры.
Топологические дефекты имеют уникальные свойства, такие как сила, электричество и магнетизм, которые имеют важное прикладное значение в электронных устройствах. В качестве важного топологического дефекта замкнуто поляризованное распределение сегнетоэлектрических вихревых доменов или полноконтактных доменных доменных конфигураций , И имеет светлое будущее в хранилище данных с высокой плотностью. Поскольку использование полностью закрытой структуры потока для хранения данных может избежать взаимодействия между данными, поэтому, если эта конфигурация нанодомен может быть подготовлена в периодический массив, будет Способствует адресации данных.
Шэньянская научная лаборатория по материаловедению (совместная лаборатория) Исследовательская группа по исследованию полупроводниковых материалов для атомной визуализации Исследовательская группа по электронной микроскопии и Институт передовых технологий Шэньчжэня Китайская академия наук, профессор Университета Вашингтона Ли Цзянью, Университет Соединенных Штатов Америки Сент-Луис доктор Ли Чжихао, использование коррекции коррекции аберрации Электронная микроскопия и моделирование фазового поля используются для достижения прогресса в изучении двумерных периодических замкнутых областей. На основе одномерной периодической полнозамкнутой области, найденной на ранней стадии исследовательской группы, путем контроля трехмерного состояния деформации, Подготовлена двухмерно упорядоченная полностью заполненная потоком матрица, и фазовые диаграммы были построены методом моделирования фазового поля, чтобы предсказать существование двумерно упорядоченных полностью замкнутых массивов. Результаты исследования были опубликованы онлайн 16 ноября «дальше.
Штамм оказывает значительное влияние на функциональные свойства и микроструктуру функциональных оксидов, особенно для сегнетоэлектрических материалов. В своей предыдущей работе исследовательская группа исследовала влияние двумерных состояний деформации (путем выбора растягивающей деформации в обоих направлениях GdScO3), в PbTiO3 / SrTiO3 (PTO / STO) была обнаружена одномерная периодическая решетка вертикально замкнутых областей (V-областей) с доменными стенками 180 ° вдоль вертикальной границы раздела, На основе которого разработана и изготовлена многослойная пленка PTO / STO с модуляцией толщины на основе гигантских деформационных характеристик деформации полностью закрытого домена в тетрагональных сегнетоэлектриках. Плоскостная деформация пленки модулируется субстратом, а деформация вне плоскости также эффективно контролируется, т. Е. Вся пленка находится в трехмерном состоянии деформации. Анализ с коррекцией по пропускающей электронной микроскопии с аберрацией показывает, что, когда толщина соседних слоев ВОМ одинакова, Полностью замкнутые области (V-области) вдоль вертикального направления стенок периодически расположены в плоскости в вертикальном направлении и периодически в направлении вне плоскости для формирования двумерно-периодических массивов V-области. Когда отношение толщины соседних слоев ВОМ При 0,5, более толстый слой ВОМ остается Периодические массивы V-области, в то время как симметричная полностью замкнутая доменная конфигурация (область H) вдоль горизонтального направления регулярных 180 ° доменных стенок появляется в тонком слое PTO, что приводит к регулярному полному замыканию H-областей и V-областей Массив домена.
Исходя из аберрационной коррекционной электронной микроскопии, исследователи проводят моделирование фазового поля путем изменения отношения толщины соседних слоев ВОМ. С точки зрения упругой энергии, электростатической энергии, градиента энергии и других энергий, конкурирующих друг с другом, Получена фазовая диаграмма доменной структуры системы с эволюцией отношения толщины. Результаты прогнозирования, основанные на моделировании фазового поля, позволили проверить большое количество экспериментальных данных в этой работе.
Результаты исследований еще больше повышают значимость и эффективность доменной структуры и физических свойств сегнетоэлектрических материалов посредством контроля деформации, обеспечивают новый способ исследования хранения информации с высокой плотностью на основе сегнетоэлектрических материалов, что важно для проектирования и разработки новых наноустройств смысл.
Исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая, основной исследовательской программой CAS по пограничной науке и Государственной ключевой программой развития фундаментальных исследований (программа 973).
