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张庆华与葛琛等联手在Nature Materials(IF=41)发表重要研究成果

论论资讯 | 2024-04-09 360热度

Nature Materials

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Ferroelastically protected reversible orthorhombic to monoclinic-like phase transition in ZrO<sub>2</sub> nanocrystals

Li Xinyan; Liu Zhuohui; Gao Ang; Zhang Qinghua; Zhong Hai; Meng Fanqi; Lin Ting; Wang Shiyu; Su Dong; Jin Kuijuan; Ge Chen; Gu Lin

Published:2024-04-08
DOI:10.1038/s41563-024-01853-9

研究背景

解决薄膜中极性正交晶相(O相)向非极性单斜晶相(M相)转变的问题 近年来,纳米尺度的氟化物氧化物薄膜中出现了强大的铁电性,这为硅兼容的非挥发性存储器和逻辑器件的应用提供了良好的前景。然而,氟化物氧化物的极性正交晶相(O相)是一种亚稳相,容易转变为基态的非极性单斜晶相(M相),导致铁电性的宏观退化。因此,如何实现O-M相转变的可逆性成为了当前研究领域中的一个重要问题。

研究内容

通过原子尺度的原位可视化,研究了ZrO2纳米晶中O-M相转变的可逆性 本研究通过原位可视化技术,对ZrO2纳米晶中的O-M相转变进行了研究。研究结果表明,从O相到类单斜晶相(M'相,一种具有压缩应变的M相)的可逆剪切变形途径,受到了90°铁电-铁弹性开关的保护。然而,随着M'相逐渐积累局部应变,临界拉伸应变可以固定铁弹性区域,导致不可逆的M'-M应变松弛和铁电性的丧失。

研究意义

揭示了铁弹性开关在相变可逆性中的关键作用,并提供了稳定氟化物氧化物薄膜中亚稳铁电相的拉伸应变阈值 这些研究结果揭示了铁弹性开关在相变可逆性中的关键作用。同时,还为稳定氟化物氧化物薄膜中亚稳铁电相提供了一个拉伸应变的阈值。这一研究具有重要的理论和实践意义,有助于进一步深入理解铁电相变机制,并为设计和制备具有稳定铁电性能的新型材料提供了重要参考。

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