通過復雜的晶格-電荷相互作用形成的鐵電渦旋疇在納米電子器件研發中具有巨大的應用潛力。實際應用中，如何在外界激勵下操縱這類結構的拓撲狀態是至關重要的。中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心表面物理國家實驗室與北京大學、湘潭大學和美國賓夕法尼亞大學研究團隊合作，利用原子分辨的雙球差矯正電鏡，通過施加局部機械載荷操縱PbTiO3/SrTiO3超晶格中的渦旋。旋渦在外壓應力作用下發生平面內極化轉變，并在應力消除后自發恢復。該成果結合了實時原子成像技術和像場模擬計算，揭示了原子尺度上的相變過程。這些發現為未來的納米電子學器件提供了控制奇異拓撲鐵電結構的新途徑，也為理解納米尺度晶格電荷相互作用提供了有價值的見解。該工作以"Atomic Imaging of Mechanically Induced Topological Transition of Ferroelectric Vortices"為題發表在《Nature Communications》上。中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心表面物理國家實驗室白雪冬研究員、北京大學高鵬教授和湘潭大學譚叢兵教授為本文的通訊作者。中科院物理研究所的陳潘博士研究生是該文章的D一作者。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-15616-y

圖1：標題及作者

圖2：原位TEM研究實驗方法

     在高分辨原位力學實驗中，樣品搭載在PicoFemto?雙傾原位STM-TEM樣品桿上，通過β方向傾轉裝置可以輕松找到理想的觀測角度。可三維操縱的鎢探針作為壓頭向樣品原位施加壓力，該壓縮過程可以輕松拍攝到原子分辨視頻。

注：原子分辨原位壓縮視頻請詳詢客服。

圖3：PbTiO3/SrTiO3超晶格中渦旋疇的表征

圖4：渦旋疇在外力作用下的轉變

圖5：渦旋疇力學轉變過程中的結構變化

圖6：渦旋疇力學轉變和恢復過程的原子分辨照片

圖7：本文中使用的PicoFemto?原位雙傾TEM-STM樣品桿

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