华东师范/复旦大学，Science！

本文报道了华东师范大学和复旦大学合作在Science上发表的研究成果，利用球差校正透射电子显微镜和密度泛函理论计算，在原子尺度上揭示了钪（Sc）取代氮化铝（AlN）中铁电性的全新极化翻转机制。背景方面，纤锌矿结构的氮化铝通过钪取代可降低矫顽场并诱发铁电性，但其极化翻转机制与传统的钙钛矿铁电体截然不同，无法用既有范式解释。研究目的在于探究钪掺杂氮化铝中极化翻转的原子尺度机制及其与成分不均匀性的关联。结论表明，在Al0.82Sc0.18N薄膜中，沿极化方向存在周期性调制的阳离子-阴离子间距，形成富钪与贫钪交替的偶极子超结构。这种化学有序性创造了多个亚稳态中间态，使得极化翻转以离散、逐步且非集体的方式进行，而非传统的同步集体翻转，导致能垒降低约50%。该机制为通过原子结构调控实现纤锌矿铁电体性能优化提供了新途径。