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铁电材料中通量全闭合畴结构的发现及其周期性阵列的可控制备

发布日期:2016-10-31   浏览次数

报告题目:铁电材料中通量全闭合畴结构的发现及其周期性阵列的可控制备
报告人:   马秀良 研究员(中国科学院金属研究所,,国家杰出青年基金获得者)
主持人:  黄荣 教授

报告时间:2016年11月7日 下午1:30
报告地点:信息楼147房间

报告内容:自1986年起,物理学家就相继预测在一定的条件下铁电材料中可能出现通量全闭合结构,且理论上该结构可带来超高密度的信息存储功能。但众多科学家经过近三十年的探索,通量全闭合结构在铁电材料中却一直没有得到实验证实。其主要困难在于铁电材料中通量全闭合结构的形成必然导致巨大的晶格应变。如何突破铁电极化与晶格应变的相互制约,实现极化反转与晶格应变的有效调控,是当今铁电材料领域面临的一个重大基础性科学难题。我们实施应变调控在钪酸盐衬底上制备出一系列超薄的PbTiO3铁电薄膜;利用具有原子尺度分辨能力的像差校正电子显微术,不仅发现通量全闭合畴结构及其新奇的原子构型图谱,而且观察到由顺时针和逆时针闭合结构交替排列所构成的大尺度周期性阵列。在此基础上,揭示了周期性闭合结构的形成规律,发现在一定的薄膜厚度范围内由通量闭合结构构成的周期性阵列的周期大小与薄膜厚度之间成比值约为√2的线性关系;推导出闭合结构核心处超大的应变梯度(109/m)以及整个闭合结构中巨大的长程弹性应变梯度(106/m)。这些结果证实了巨大的弹性应变梯度可以通过多层膜的形式保存下来,实现相关物理性能的连续调控。该工作为铁电与铁磁材料之间提供了一种新的相似性,也为新型梯度功能材料的设计提供了新思路(Science, 2015)。

 

报告人简介:马秀良,男,中国科学院金属研究所研究员,国家杰出青年基金获得者。1988年毕业于大连理工大学材料工程系,随后师从郭可信院士,在中国科学院北京电子显微镜实验室及大连理工大学从事Al基合金中十重对称准晶及相关晶体相的电子显微学研究,1994年获博士学位。先后在德国Dortmund大学、日本精细陶瓷研究中心(名古屋)、东京大学、香港城市大学及德国Jülich研究中心等地从事固体材料结构与缺陷的高分辨电子显微学研究。现任沈阳材料科学国家(联合)实验室固体原子像研究部主任(2006--)。兼任中国电子显微学会副理事长;中国电子显微学会物理与材料专业委员会主任;辽宁省电子显微镜学会常务副理事长;中国科学院东北区域中心电子显微镜学会主席;国家自然科学基金委员会工程与材料科学部第14届专家评审组成员;国家外专局重点引智项目评审专家组成员;中国晶体学会理事;中国物理学会固体缺陷专业委员会委员;中国科学院研究生院材料科学与工程一级学科教学专家组成员;英国《自然(Nature)》出版集团Scientific Reports编辑委员会委员、英国Materials Letters杂志编辑委员会委员、Progress in Natural Science --Materials International杂志编辑委员会委员等国际学术期刊编委会委员。曾获国家教育部科技进步一等奖(1993);德国“洪堡”基金(1995);美国ISI“经典引文奖”(2000);中国科学院“百人计划”(2000);国家杰出青年科学基金(2003);国务院政府特殊津贴(2006);“新世纪百千万人才工程”国家级人选(2009);郭可信教育基金会“郭可信杰出学者奖”(2016)。已在Science, Nature Materials, Nature Communications, Physical Review Letters等具有重要影响力的国际学术期刊上发表论文150余篇。