华南先进光电子研究院高兴森团队在物理学国际知名期刊《Applied Physics Reviews》发表研究成果

近日，物理学国际知名期刊《Applied Physics Reviews》(影响因子：19.527) 在线刊出了华南先进光电子研究院先进材料研究所高兴森教授团队的最新研究成果《Templated growth strategy for highly ordered topological ferroelectric quad-domain textures》。该研究成果被期刊选为Featured Article。我校为第一完成单位，我校田国副研究员为第一作者与通讯作者，高兴森教授和香港理工大学戴吉岩教授为共同通讯作者，研究生义鑫和宋志庆等同学为该研究做出了重要贡献。主要合作者有我校樊贞研究员、侯志鹏副研究员、周国富教授，南开大学宁帅副研究员和南京大学刘俊明教授等。

随着铁电拓扑畴研究的快速发展，人们开始尝试利用复杂性铁电拓扑畴结构来提高畴壁反转的稳定性与重复性，构筑高性能的信息电子器件。铁电拓扑畴是一种实空间的非平凡拓扑结构（无法连续形变为常规单畴），包括涡旋畴、中心型畴、斯格明子等形态，具有拓扑保护特性，其缺陷中心及关联畴壁处存在电导显著增强、负电容等特性，并且可受电场调控、移动、产生、湮灭，有望作为现代可编程器件的重要单元等。这些新奇铁电拓扑畴的出现，为探索低维铁电畴所蕴含的新颖物理现象及其潜在器件用途创造了有利条件。然而，铁电拓扑畴的生长机理、结构有序度调控等还面临关键挑战。

近日，高兴森教授团队与合作者们提出了一种高度有序的拓扑铁电四重畴结构的模板生长策略。通过衬底图像化技术预先创建成核位点，自组装获得BiFeO3纳米岛阵列，同时利用不均匀的梯度应力驱动形成中心型拓扑畴结构，并揭示了相关物理机制。通过针尖施加电压可以实现四象限拓扑畴在具有高导电性畴壁的中心发散态和具有绝缘畴壁的中心收敛态之间的可逆切换，从而产生具有大开/关比的电阻变化。这种模板化的自组装生长策略使铁电拓扑畴的可控制造成为可能，并阐明了它们在未来拓扑畴电子器件中的潜在应用价值。

近年来，高兴森教授团队围绕铁性畴拓扑电子学研究做出一系列成果，以我校为第一完成单位在《Nature Communications》《Science Advances》《Advanced Materials》《Advanced Functional Materials》《National Science Review》《ACS Nano》《Nano Letters》等国际著名期刊发表系列研究成果。

该研究得到了国家自然科学基金重点研发计划项目和青年基金项目、“香江学者”计划项目、广东省重点实验室以及广州市重点实验室的资助。