复旦大学刘明院士团队合作在《Science》发表最新研究成果

本研究由复旦大学刘明院士团队与华东师范大学等合作，聚焦于纤锌矿型Al₁₋ₓScₓN新型铁电材料的极化翻转机制。背景方面，Al₁₋ₓScₓN因兼具大极化强度、高热稳定性及CMOS兼容性，被视为新一代非易失存储器和高温电子器件的候选材料，但其极化翻转需克服极高能量势垒。研究目的在于揭示阳离子取代如何通过原子尺度机制降低翻转能垒。团队利用球差校正透射电镜首次观察到沿极化方向周期性交替排列的原子偶极层结构，结合第一性原理计算，发现富钪与贫钪交替的偶极层能使极化翻转通过多个亚稳中间态逐步完成，从而大幅降低翻转能垒。复旦大学团队负责整体实验方案设计、薄膜生长、器件制备及电学性能测试，验证了该机制的关键作用。结论上，该研究建立了原子尺度结构与极化翻转动力学的直接联系，为纤锌矿铁电材料设计提供新理论框架，并为高温电子器件和高密度非易失存储技术的发展提供了科学依据。