摘要：铁电和多铁材料作为未来高性能信息媒介引起广泛关注.其中铁电畴的形态及演化特征可显著影响材料电导、光伏、磁电耦合等诸多物理性能以及器件功能,尤其是新奇拓扑畴带来诸多新颖物性,使得通过畴调控方法设计材料及器件性能成为可能.深入理解铁电畴及其微观物性调控规律有望为后摩尔时代信息技术带来新的器件设计方案.本文主要介绍通过多功能扫描探针显微镜研究铁电和多铁材料的微观畴结构和相关物理性能,及其调控规律和机制,并在此基础上构筑新原理信息器件.

摘要：铁电体中极化拓扑畴(如涡旋畴)有望带来一系列新颖物理现象、新性能和新应用前景(如存储器件应用),从而引起了广泛兴趣.尤其是近年来在铁电纳米结构中发现了一系列有趣的新奇极化拓扑畴态,例如涡旋、中心畴、斯格明子、麦韧(Meron,也有称半子)等,引发了新一轮探索热潮.这些发现为进一步探索其中蕴含的丰富多彩的物理现象创造了条件,也为调控和设计高性能材料和器件提供了新的基元和序构,从而形成拓扑电子学的概念.过去十年,这一领域经历了快速发展,成长为铁电物理领域的前沿热点.本文将回顾近年来在铁电纳米结构中奇异极化拓扑畴的研究新进展,并简要讨论了该领域所存在的问题和潜在发展方向.

摘要：SrFeO_(x)(SFO)是一种能在SrFeO_(2.5)钙铁石(BM)相和SrFeO_(3)钙钛矿(PV)相之间发生可逆拓扑相变的材料.这种相变能显著改变电导却维持晶格框架不变,使SFO成为一种可靠的阻变材料.目前大部分SFO基忆阻器使用单层BM-SFO作为阻变功能层,这种器件一般表现出突变型阻变行为,因而其应用被局限于两态存储.对于神经形态计算等应用,单层BM-SFO忆阻器存在阻态数少、阻值波动大等问题.为解决这些问题,本研究设计出BM-SFO/PV-SFO双层忆阻器,其中PV-SFO层为富氧界面插层,可在导电细丝形成过程中提供大量氧离子并在断裂过程中回收氧离子,使导电细丝的几何尺寸(如直径)在更大范围内可调,从而获得更多、更连续且稳定的阻态,可用于模拟长时程增强和抑制等突触行为.基于该器件仿真构建了全连接神经网络(ANN),在手写体数字光学识别(ORHD)数据集进行在线训练后获得了86.3%的识别准确率,相比于单层忆阻器基ANN的准确率提升69.3%.本研究为SFO基忆阻器性能调控提供了一种新方法,并展示了它们作为人工突触器件在神经形态计算方面的应用潜力.