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(fā)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(jié)構(gòu)的拓撲狀態(tài)是至關(guān)重要的。中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)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(fā)生平面內(nèi)極化轉(zhuǎn)變，并在應力消除后自發(fā)恢復。該成果結(jié)合了實時原子成像技術(shù)和像場模擬計算，揭示了原子尺度上的相變過程。這些發(fā)現(xiàn)為未來的納米電子學器件提供了控制奇異拓撲鐵電結(jié)構(gòu)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(fā)表在《Nature Communications》上。中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)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(zhuǎn)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(zhuǎn)變

圖5：渦旋疇力學轉(zhuǎn)變過程中的結(jié)構(gòu)變化

圖6：渦旋疇力學轉(zhuǎn)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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