Search近日，浙江大学基础交叉研究院综合交叉研究领域、材料学院洪子健研究员与华南师范大学华南先进光电子研究院陈德杨副研究员合作在Advanced Materials发表题为“Emergence of Polar Vortex-Antivortex Pair Arrays in Multiferroic Superlattices”的研究成果。
在大数据时代，铁电拓扑结构（如涡旋、斯格明子等）因其纳米尺度和外场可调性，成为高密度低功耗存储器的候选者。然而，反涡旋结构的研究仍较为缺乏。多铁性材料BiFeO₃具有低对称性和对角线方向的自发极化，为构建新型拓扑结构提供了理想平台。
该项研究在BiFeO₃/DyScO₃超晶格体系中首次实现了原生生长的周期性涡旋-反涡旋对阵列，突破了传统铁电拓扑结构的制备限制。研究团队通过脉冲激光沉积技术制备了周期最小达4.5纳米的超晶格结构，利用高分辨扫描透射电子显微镜和X射线三维倒易空间映射证实了阵列的原子级结构和长程有序性。实验发现该阵列具有显著的电场可逆切换特性（矫顽场≈200 kV/cm）和优异的热稳定性（>350°C），其周期可通过精确调控BFO层厚度实现线性调节。相场模拟揭示了阵列形成机制源于BFO与DSO层间的强电机械耦合和界面极化旋转。该工作突破了传统铁电拓扑结构的制备限制，其超越铁电弛豫极限的阵列密度为下一代高密度、低功耗存储器提供了新材料体系，极大推动了极性拓扑结构在信息存储领域的应用前景。
BFO/DSO涡旋-反涡旋对的相场模拟结果
原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202501894
