反铁电材料 PbZrO3 中拓扑反涡旋与涡旋的发现及其在高密度存储中的潜在意义

铁电材料中的涡旋等拓扑现象因有望用于高密度存储备受关注，但具有反平行偶极排列的反铁电体中类似现象尚未见报道。本研究利用电子显微镜，在典型反铁电体 PbZrO3 中观察到拓扑反涡旋及微弱涡旋，为反铁电体拓扑物理研究及存储应用提供新方向。

　　

铁电材料以电偶极子平行排列为特征，但其纳米尺度可呈现涡旋（Vortices）和其他非平凡拓扑结构^1-9，这些结构兼具小尺寸与拓扑保护特性，在功能应用中颇具吸引力^10-13。铁电体中涡旋出现的驱动力源于界面去极化场最小化需求^3-5,14：通过极化旋转，去极化场得以消除^4-5,8-9。与之相对，反铁电体（Antiferroelectrics）以电偶极子反平行排列为定义¹⁵，理论上缺乏驱动铁电体中出现非平凡拓扑结构的去极化场。然而在偶极子原子尺度，研究发现极性不连续仍可发生，促使铁弹性畴壁处出现拓扑奇点。本研究通过电子显微镜，在典型反铁电体 PbZrO3 中观察到拓扑反涡旋（Topological Antivortices）及微弱涡旋，为反铁电体系的拓扑物理研究开辟了新视角。