寧波材料所在人工二維鐵電金屬研究方面取得進(jìn)展
目前普遍認(rèn)為,鐵電材料都是絕緣體,這是由于導(dǎo)體中的自由電子會(huì)完全屏蔽電偶極矩,從而無法形成長程鐵電序。然而,1965年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者P.W.Anderson與其合作者E.I.Blount預(yù)測了一種特殊的量子態(tài)——鐵電金屬,即材料中鐵電性和金屬性共存。半個(gè)多世紀(jì)以來,科學(xué)家一直在苦苦尋找室溫二維鐵電金屬材料,就像尋找水與火共存的材料,極其稀有。
最近,中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、中國科學(xué)院磁性材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員曹彥偉(第一作者和通訊作者)與其合作者在此方向?qū)崿F(xiàn)了突破。他與來自美國羅格斯大學(xué)、布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室、加州大學(xué)伯克利分校、賓州州立大學(xué)、阿貢國家實(shí)驗(yàn)室、伯克利國家實(shí)驗(yàn)室等單位的研究人員合作,利用原子級(jí)精度的激光分子束外延技術(shù)制備了高質(zhì)量的室溫二維鐵電金屬BaTiO3/SrTiO3/LaTiO3(如圖),實(shí)現(xiàn)了界面二維電子氣的鐵電極化,以及電荷、軌道、鐵電極化的周期性調(diào)控。該工作不但實(shí)現(xiàn)了人工室溫二維鐵電金屬的制備,更為設(shè)計(jì)具有鐵電、鐵磁和超導(dǎo)三相共存的二維量子材料提供了思路,有望推動(dòng)新型量子器件的應(yīng)用。該研究工作于4月18日以Artificial two-dimensional polar metal at room temperature 為題發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications,DOI:10.1038/s41467-018-03964-9)上,并被選為編輯推薦文章,作為亮點(diǎn)工作報(bào)道(Editors’ highlights)。 BaTiO3/SrTiO3/LaTiO3超晶格掃描透射電子顯微鏡照片 該工作部分得到了中科院“百人計(jì)劃”、寧波市“3315創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”、寧波材料所“團(tuán)隊(duì)人才”計(jì)劃的支持。 文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-03964-9 |