纖鋅礦型鐵電體對(duì)下一代微電子器件具有變革性潛力。全面理解其鐵電特性和疇結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)，對(duì)于調(diào)控其鐵電性能并開發(fā)其實(shí)用器件的功能性至關(guān)重要。盡管研究熱度高漲，但纖鋅礦鐵電體中疇壁的精確構(gòu)型與電子結(jié)構(gòu)仍不明確。
2025年4月16日，密歇根大學(xué)安娜堡分校米澤田教授團(tuán)隊(duì)（王丁博士等為第一作者）在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Electric-field-induced domain walls in wurtzite ferroelectrics 的研究論文。
該研究為鐵電材料 ScGaN 中電場(chǎng)誘導(dǎo)疇壁提供了詳細(xì)的原子尺度見解，豐富了對(duì)纖鋅礦鐵電體微觀結(jié)構(gòu)和疇動(dòng)力學(xué)的理解。王丁
王丁，2014 年于清華大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，2019 年于清華大學(xué)獲得博士學(xué)位，此后在美國(guó)密歇根大學(xué)安娜堡分校進(jìn)行博士后研究工作，并出任助理研究科學(xué)家，2025年3月回國(guó)加入北京大學(xué)物理學(xué)院，任助理教授、博士生導(dǎo)師。
在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)揭示了鐵電材料 ScGaN 中電場(chǎng)誘導(dǎo)疇壁的原子構(gòu)型與電子特性。通過(guò)結(jié)合透射電子顯微技術(shù)與理論計(jì)算，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種具有彎曲二維六方相結(jié)構(gòu)的帶電疇壁。密度泛函理論計(jì)算證實(shí)，這類疇壁結(jié)構(gòu)會(huì)在禁帶中產(chǎn)生前所未有的帶隙中態(tài)。定量分析揭示了一個(gè)普適性的電荷補(bǔ)償機(jī)制：180° 疇壁處的極化不連續(xù)性通過(guò)未鍵合的價(jià)電子得到補(bǔ)償，從而穩(wěn)定了鐵電材料中的反平行疇壁。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了這類疇壁的可重構(gòu)導(dǎo)電特性，展現(xiàn)了其在超微型器件應(yīng)用中的潛力。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08812-7
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