层状Bi2WO6中的各向异性铁电开关动态特性

《ACS Nano》：Anisotropic Ferroelectric Switching Dynamics in Layered Bi2WO6

层状钛酸锶薄膜的极化开关受平面缺陷影响：外延Aurivillius相Bi2WO6薄膜因晶格失配形成平面缺陷，导致晶格倾斜。这种结构畸变会随电场方向改变抑制极化响应，电场平行缺陷时domain优先沿缺陷生长，垂直时则均匀成核，缺陷通过钉扎domain墙实现多级稳定极化开关。

　　

层状钙钛矿氧化物已成为一类有前景的铁电材料，然而其层状结构和非平凡的切换机制需要进一步研究。在本研究中，外延生长的Aurivillius相Bi₂WO₆薄膜显示出晶体结构的倾斜，这种倾斜很可能是由于台阶边缘处存在显著的垂直于晶格方向的失配而形成的平面缺陷所致。这种结构畸变会影响极化切换行为：当电场方向从平行于台阶边缘变为垂直于台阶边缘时，切换响应会逐渐减弱，这表明平面缺陷影响了畴的成核和生长过程。频闪式压电响应力显微镜观察发现，在电场平行于台阶边缘的情况下，畴优先沿台阶边缘成核和扩展；而在电场垂直于台阶边缘的情况下，则表现为各向同性的畴成核，说明畴的切换过程受到缺陷的引导。此外，平面缺陷处的畴壁固定作用使得多个部分被切换的畴保持稳定状态，从而实现了多级极化切换，且循环间的变化小、保持时间较长。