鐵電材料或可實現超高密度信息存儲

梁坤

中國科學院金屬研究所研究員馬秀良研究團隊與合作者在鐵電材料中發現通量全閉合疇結構，或讓鐵電材料實現超高密度信息存儲。

鐵電材料是指在外加電場的作用下，其電極化方向可以發生改變的一類材料，如鈦酸鉛、鈦酸鋇等材料。鐵電存儲器具有功耗小、讀寫速度快、壽命長與抗輻照能力強等優點，但是不能做到非常小的存儲單元，很難達到高密度存儲的需求。研究團隊提出一種克服鐵電材料自發應變，通過引入外加應變來克服鐵電材料自身的晶格畸變。晶格畸變就是指晶格的變形，晶體是有明確衍射圖案的固體，其原子在晶體中排列規律的空間格架叫做晶格。基于上述設計思想，研究團隊利用脈沖激光沉積方法，在鈧酸鹽襯底上制備出一系列不同厚度的鈦酸鉛鐵電多層薄膜，利用具有原子尺度分辨能力的像差校正電子顯微術，不僅發現通量全閉合疇結構及其新奇的原子構型圖譜，而且觀察到由順時針和逆時針閉合結構交替排列所構成的大尺度周期性陣列。在此基礎上，他們揭示出周期性閉合結構的形成規律。

中國科學院院士葉恒強認為，在鐵電材料中發現全閉合疇結構以及相關疇陣列，在兩方面體現了在前沿領域的突破。其一是多鐵材料的通量全閉合結構，可能帶來高密度的信息存儲功能，而且可能是解決超高集成度微電子芯片高耗能的潛在途徑，意義重大。其二是這類結構是用具有亞埃分辨能力的像差校正電子顯微術以直觀的形式呈現出來的，開拓了人們的視野，是科學家認識自然規律的有力表征手段。