电场诱导纤锌矿铁电体中二维六方相畴壁的原子构型与电子特性

来自国际前沿团队的研究人员针对纤锌矿铁电体（如ScGaN）中畴壁构型与电子结构不明的科学难题，通过透射电镜（TEM）与密度泛函理论（DFT）计算，首次揭示了带电畴壁的二维六方相 buckling 结构及其禁带中隙态（mid-gap states）的形成机制，提出极化不连续性的电荷补偿原理，并实验验证畴壁电导可重构性，为超微型器件开发提供新范式。

　　纤锌矿结构铁电体（wurtzite ferroelectrics）因其颠覆性潜力成为下一代微电子器件的明星材料，但学界对其畴壁（domain walls）的精确原子排布与电子特性始终雾里看花。最新研究以ScGaN为模型，借助透射电子显微镜（TEM）的火眼金睛和密度泛函理论（DFT）的量子力学推演，首次捕捉到电场诱导下带电畴壁的“褶皱状”二维六方相结构。理论计算更曝出猛料——这类畴壁竟在禁带中开辟出前所未有的中隙态（mid-gap states）！定量分析揭晓了铁电材料中反极化畴壁稳定的终极密码：180°畴壁处的极化突变，原来是被“流浪”的价电子（unbonded valence electrons）悄然中和。更妙的是，实验团队成功演示了畴壁电导的“七十二变”，这些纳米级导电通道或将催生突破摩尔极限的梦幻器件。