铁电异质结构中横向限制与边缘固定对极化涡旋的控制研究

《Nature Communications》：Quantized even number of vortices in a confined PTO/STO ferroelectric heterostructure with edge pinning effect

　　

摘要

铁电异质结构中的极化涡旋展现出丰富的物理现象，但控制其数量和稳定性仍然具有挑战性。我们研究了嵌入在锶钛酸盐基质中的横向限制铅钛酸盐薄片中的极化涡旋，这些基底位于钷钪酸盐上。相场模拟和透射电子显微镜结果表明，横向限制有利于涡旋数量保持为离散的偶数。能量分析将这种偏好归因于朗道能、弹性效应、静电效应和梯度效应之间的竞争。模拟和原位电偏压观测进一步显示，薄片边缘附近的极化涡旋保持稳定，而在内部区域则在施加电压时发生改变；当电压移除后，涡旋构型会恢复。本文表明，横向限制和边缘固定为控制铁电异质结构中极化涡旋的数量和切换行为提供了一条途径。