铁电材料或可实现超高密度信息存储

梁坤

中国科学院金属研究所研究员马秀良研究团队与合作者在铁电材料中发现通量全闭合畴结构，或让铁电材料实现超高密度信息存储。

铁电材料是指在外加电场的作用下，其电极化方向可以发生改变的一类材料，如钛酸铅、钛酸钡等材料。铁电存储器具有功耗小、读写速度快、寿命长与抗辐照能力强等优点，但是不能做到非常小的存储单元，很难达到高密度存储的需求。研究团队提出一种克服铁电材料自发应变，通过引入外加应变来克服铁电材料自身的晶格畸变。晶格畸变就是指晶格的变形，晶体是有明确衍射图案的固体，其原子在晶体中排列规律的空间格架叫做晶格。基于上述设计思想，研究团队利用脉冲激光沉积方法，在钪酸盐衬底上制备出一系列不同厚度的钛酸铅铁电多层薄膜，利用具有原子尺度分辨能力的像差校正电子显微术，不仅发现通量全闭合畴结构及其新奇的原子构型图谱，而且观察到由顺时针和逆时针闭合结构交替排列所构成的大尺度周期性阵列。在此基础上，他们揭示出周期性闭合结构的形成规律。

中国科学院院士叶恒强认为，在铁电材料中发现全闭合畴结构以及相关畴阵列，在两方面体现了在前沿领域的突破。其一是多铁材料的通量全闭合结构，可能带来高密度的信息存储功能，而且可能是解决超高集成度微电子芯片高耗能的潜在途径，意义重大。其二是这类结构是用具有亚埃分辨能力的像差校正电子显微术以直观的形式呈现出来的，开拓了人们的视野，是科学家认识自然规律的有力表征手段。