近日，我校物理科学与技术学院、自治区纳米科学与技术重点实验室赵世峰教授课题组在《Nature Communications》（《自然•通讯》）上发表题为“Experimental demonstration of tunable hybrid improper ferroelectricity in double-perovskite superlattice films”的研究论文。该工作提出了一种氧八面体倾斜/旋转与Jahn-Teller畸变协同的杂化非本征铁电机制，并在B位原子有序的La2NiMnO6/La2CoMnO6双钙钛矿超晶格氧化物薄膜中实现了室温杂化非本征铁电性的诱导和调控，并指出应变调控八面体倾斜与旋转的耦合对铁电性的非单调激发特性是实验上判断非本征杂化铁电性的重要标准之一。

课题组通过臭氧辅助的材料生长工艺，实现高质量B位原子有序的双钙钛矿超晶格薄膜的生长。由于特殊的多晶轴取向契合的外延生长模式，超晶格薄膜在较小的晶格失配下实现了较大的应变传输厚度。通过精确控制厚度依赖的外延应变，在同一靶向氧八面体畸变模式（a-a-c+）下实现了八面体旋转和倾斜的长程调制，进而成功诱导并调控了La2NiMnO6/La2CoMnO6超晶格薄膜的杂化不当铁电性。这一策略摒弃了通过改变晶格失配来调节外延应变的常规方法，保证了氧八面体长程调制过程中靶向畸变模式的单一性和稳定性，有利于体系中杂化非本征铁电性的确认。并且，通过DFT计算和Landau-Ginsburg-Devonshire理论的铁电相变模型揭示了应变和八面体畸变对外延超晶格薄膜中铁电性的调节机制。

这项研究填补了杂化非本征铁电性研究中关于钙钛矿超晶格体系的实验案例的空缺，为揭示八面体畸变诱导杂化非本征铁电性提供了有力的实验支撑，同时为实现可操控铁电和铁磁序共存的单相多铁材料提供了新的设计思路。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-024-49707-x

我校物理科学与技术学院赵世峰教授为该论文的通讯作者，新加坡南洋理工大学高炜博教授和北京化工大学王聪副教授为共同通讯作者，我校物理学博士生蒋垚祥、牛建国分别为该论文的第一作者和共同第一作者，物理学博士生薛冬来、硕士生石晓辉为重要的参与作者。论文以内蒙古大学为第一通讯单位。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、内蒙古自然科学基金重点项目和内蒙古自治区高校创新团队的资助。

主要作者简介

蒋垚祥，2020级物理学在读博士，主要从事钙钛矿超晶格薄膜的多铁性调控研究。目前已完成脉冲激光沉积（PLD）设备“样品取放-传送”真空系统（Loadlock）的设计与改装；实现了钙钛矿超晶格薄膜的单晶外延制备及其原子级尺度的生长控制；在铁磁性双钙钛矿超晶格材料中设计并证实了室温杂化非本征铁电性的理论预言。以第一作者及共同第一作者发表SCI论文3篇（Nat. Commun., Small Methods, Appl. Phys. Lett.）。

牛建国，2022级物理学在读博士，主要从事氧化物超晶格薄膜的多铁性调控及铁电电阻开关效应研究。在读期间参与真空设备设计与改装；实现了超晶格薄膜特定外延结构的生长控制与非本征铁电畴的构建；提出弛豫铁电单元修饰的铁电畴工程显著降低了传统钛酸钡基铁电二极管的运行功耗。以第一作者及共同第一作者发表SCI论文2篇（Appl. Phys. Lett., Nat. Commun.）。

赵世峰，我校物理科学与技术学院教授、博士生导师、自治区纳米科学与技术重点实验室主任。内蒙古自治区草原英才、内蒙古新世纪321人才工程第一层次人选、内蒙古自治区自然科学二等奖完成人（1/3）、内蒙古高等学校创新团队带头人、内蒙古草原英才创新团队负责人。主持973课题、国家基金面上项目等国家级项目7项，主持内蒙古自然基金重点、杰青项目等省部级项目6项，至今已在Nat. Commun.; Acta Mater.; Appl. Phys. Lett.; Opt. Lett.等物理权威期刊上发表论文130余篇。出版学术专著2部，共计620千字；授权发明专利及软件著作权共16项。目前主要研究方向为团簇物理与原子制造、多铁纳米材料与物理、稀土功能氧化物材料与物理和新型微纳米光电能源材料。

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