近日，北京科技大学田建军教授课题组和北京工业大学隋曼龄教授课题组在实现超薄（1nm，一个单胞层厚度）铋氧化物薄膜的铁电性研究方向取得重大突破。中国矿业大学材料科学与工程专业2018届毕业生胡敬聪博士为论文共同第一作者，相关成果发表在2023年3月23日刊出的《Science》杂志上，论文题目为《Ferroelectricity in layered bismuth oxide down to 1 nanometer》。（ https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm5134）
该文通过溶胶-凝胶法成功合成了一种新型的氧化铋（Bi6O9）铁电薄膜。这种薄膜在仅有1纳米的超薄厚度下，仍展现出高达17 μC∙cm-2的剩余极化能力，这在材料科学中是一个非凡的成就。利用先进的显微表征技术，如低剂量-低剂量曝光技术（iDPC）、同步辐射X射线衍射以及密度泛函理论（DFT）计算，精确地揭示了这种铁电薄膜的原子结构。研究发现，掺杂元素钐（Sm）部分取代了铋（Bi）的位置，呈现出一种层状的Pmm2空间群全新结构的铁电薄膜。更为引人注目的是，当薄膜厚度减至1纳米时，其晶胞c轴方向发生了拉伸，且依然保持Pmm2空间群晶体结构特征，这可能是其保持高极化水平的关键因素之一。此外，我们还观察到薄膜与基底之间存在显著的应力场，这对于理解和优化铁电薄膜的性能至关重要。这项研究不仅为铁电材料的未来发展提供了新的方向，而且对于设计和加工超薄铁电薄膜，乃至于纳米电子器件的发展，都具有重要的启示和应用前景。
胡敬聪，本科就读于中国矿业大学材料科学与工程学院（2014-2018年），指导老师张含卓副教授。2018年考研至北京工业大学，并进行硕博连读培养，师从国家杰出青年基金获得者隋曼龄教授，在北工大材制学部固体微结构与性能研究所北京重点实验室从事纳米能源材料在透射电子显微镜下的结构解析，包括发展先进的原位表征技术等。曾获得过校长奖学金、科技之星、国家奖学金、科技创新特等奖、优秀研究生奖等。目前，共发表SCI论文22篇，其中以第一作者身份在Science、Nature Communications、Advanced Materials、ACS Energy Letters、Advanced Functional Materials等期刊发表论文9篇。
新闻来源：材料与物理学院
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