我院温峥课题组与南京大学现代工程与应用科学学院杨玉荣课题组、邓昱课题组合作，在铁电畴结构和新一代信息技术上取得突破，相关研究成果以“Skyrmion nanodomains in ferroelectric–antiferroelectric solid solutions”为题于4月15日在线发表在Nature Materials期刊。
最近，极性拓扑畴，特别是极性斯格明子（Polar skyrmion）受到业界广泛关注，其具有手性、负电容、场控二次谐波等新奇物性，并且这种拓扑孤子可以稳定在原子尺度，在超高密度数据存储、负电容低功耗场效应器件以及高灵敏太赫兹成像等领域显示出巨大应用潜力，这推动了铁电拓扑电子学在新一代信息技术的持续创新发展。然而，铁电体的“电极化-晶格”强耦合使得极性斯格明子成为能量介稳态。目前，其仅存在于少数借助复杂薄膜结构来平衡能量间相互作用的材料体系中，限制了相关电子学器件的设计、制备和CMOS系统集成。因此，探索新的极性斯格明子材料体系对于拓扑电子学的发展十分重要，但同时由于苛刻的力、电边界条件充满了挑战。我们注意到极性斯格明子产生的两个关键因素，即“电偶极子转动”和“非共线极化织构有序化”，提出基于铁电-反铁电固溶体的斯格明子材料体系。固溶体中铁电序与反铁电序共存，其能量相互竞争导致电偶极子旋转，当固溶成分恰当时，非共线电偶极子有序化形成如Néel畴壁等排列并产生斯格明子拓扑织构。该体系化学组分简单，易于制备且鲁棒性强，蕴含了拓扑极性织构形成的新机制，使得斯格明子电畴能够广泛存在于陶瓷和薄膜两种材料形态中，这不仅为极性拓扑相的理论和实验研究提供了广阔的平台，还促进了铁电电子学的创新发展。
该工作得到了国家自然科学基金，山东省泰山学者工程的支持。
论文链接： https://www.nature.com/articles/s41563-025-02216-8
