中科院物理所，Science！

本研究聚焦于铁电材料中的拓扑结构，特别是萤石型铁电氧化锆薄膜中的一维带电畴壁。背景方面，铁电畴壁作为纳米级同质界面，具有可移动性和独特的电磁功能，是畴壁纳米电子学的核心单元。研究目的在于探索维度受限的极性拓扑结构，本文报道了在5纳米厚氧化锆薄膜中发现的、被限制在二维极性层内的一维头对头和尾对尾带电畴壁，其宽度与厚度均达原子尺度。通过定量分析，揭示了这些畴壁通过自平衡的氧占位（过量氧或氧空位）来屏蔽束缚极化电荷的独特机制。结论表明，电场可以驱动这些一维带电畴壁运动，该过程不仅介导了极化翻转，还实现了长程氧离子传输，揭示了极化与离子迁移的微观耦合机制。这为开发超高密度存储和新型离子电子器件提供了新途径。