原位熱電樣品桿對(duì)樣品溫度和電壓都有很好地控制能力，可在 900℃ 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高于 300 kV/cm 的電場(chǎng)環(huán)境設(shè)置。本期我們分享北京理工大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)使用在透射電鏡中對(duì)樣品區(qū)施加電場(chǎng)，從而在原子尺度下進(jìn)行了哪些研究。

作者：北京理工大學(xué) 黃厚兵等

題目：In Situ Observation of Domain Wall Lateral Creeping in a Ferroelectric Capacitor.

期刊：Advanced Functional Materials: 2304606.

摘要：作為下一代非易失性存儲(chǔ)器件的新星，鐵電氧化物薄膜在功能應(yīng)用中表現(xiàn)出許多新現(xiàn)象，這使得理解極化轉(zhuǎn)換和疇演化行為變得至關(guān)重要。然而，以高空間分辨率跟蹤鐵電氧化物薄膜中的疇壁運(yùn)動(dòng)仍然具有挑戰(zhàn)性。該團(tuán)隊(duì)提出了一種用于直接原子尺度觀察疇成核和橫向運(yùn)動(dòng)的原位加偏壓方法。通過精確控制電場(chǎng)，借助原子分辨率 STEM 可觀察到，疇壁的橫向平移速度可以減小到小于 2.2?s?1。對(duì)電容器結(jié)構(gòu)PbZr0.1Ti0.9O3/La0.7Sr0.3MnO3 異質(zhì)結(jié)的原位觀察證明了臨界電場(chǎng)下疇壁的蠕變行為，并揭示了蠕變疇壁的原子結(jié)構(gòu)。此外，亞穩(wěn)態(tài)疇壁的演化形成了細(xì)長(zhǎng)形態(tài)，其中包含很大比例的帶電部分。相場(chǎng)模擬揭示了梯度、彈性和靜電能之間的競(jìng)爭(zhēng)，這些競(jìng)爭(zhēng)決定了這種疇壁蠕變和形態(tài)變化。這項(xiàng)工作為全面了解疇壁物理和實(shí)際器件中疇壁特性的潛在調(diào)制鋪平了道路。

所使用的系統(tǒng)- Lightning 原位熱電樣品桿：使用 Lightning 原位熱電樣品桿，研究團(tuán)隊(duì)可以在透射電鏡中對(duì)樣品區(qū)施加電場(chǎng)，從而在原子尺度下直接觀察疇壁成核及橫向運(yùn)動(dòng)。