第五篇正刊！西安交大李飛聯合哈工大&臥龍崗大學發表最新Science：打破鐵電晶體疇壁

nanoCJ 1年前 (2022-04-22) 2849瀏覽

【引言】

由于折射率可隨電場進行變化，鐵電材料被認為可用于制作理想的光學元件。然而，對于許多性能優異的鐵電體來說，其疇壁對光具有散射作用，因此并不適用于光學應用。例如，弛豫鈦酸鉛（PbTiO₃）晶體具有良好的壓電性，被認為具有較高的電光（electro-optic，EO）系數。然而，由于疇壁的光散射和反射現象，大幅降低了弛豫PbTiO₃晶體的光學透明度，嚴重限制了其在電光應用方面的發展。

【成果簡介】

近期，西安交通大學的李飛、哈爾濱工業大學的田浩和澳大利亞臥龍崗大學的張樹君（共同通訊作者）等人合作發表了最新工作，提出采用高溫極化法可去除鉛基陶瓷鐵電體Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃ (PIN-PMN-PT)中的光散射疇壁。這種材料具有很高的電光系數，所需要的驅動電壓則可以降到極低的水平。研究表示，通過鐵電相、晶體取向和極化技術的協同設計，可以成功打破去除所有光散射疇壁，并在減反射膜涂層晶體中實現高達99.6%的透射率，相應的EO系數r₃₃也達到了900 pm V^?1 的超高水平，是傳統EO晶體的30倍以上。基于這一PIN-PMN-PT晶體，研究還制造了超緊湊（ultracompact）型電光調Q開關（EO Q-switches）。與商用Q開關相比，研究開發的調Q開關體積可縮小超過一個數量級，而所需的驅動電壓可低至200V，同時還能保持相當優異的器件性能。因此，研究認為開發上述材料對于提高電光器件的便攜性和降低器件驅動電壓來說具有重要意義。Xin Liu和Peng Tan為共同第一作者，2022年4月21日，相關成果以題為“Free-standing homochiral 2D monolayers by exfoliation of molecular crystals”的文章發表在Science上。