近日，我院在铁电拓扑的热致相变方面取得重要进展。研究成果以“Thermal triggering for multi-state switching of polar topologies”为题在线发表于《Nature Physics》上。我院郭海中教授为论文共同通讯作者。

近年来，铁电材料中发现了一类有别于传统“铁电畴”概念，具有拓扑构型的铁电结构。这些铁电拓扑具有小于十纳米的尺寸、极佳的稳定性和丰富的物理特性，被期待作为功能基元，实现诸多兼具超高密度、低功耗的电子学应用，引起了凝聚态物理和电子学领域的广泛兴趣。明晰铁电拓扑的场致相变过程，实现铁电拓扑的结构调控，对于其功能特性的实现至关重要。但是，拓扑相变本身的复杂性，铁性物质丰富的多场耦合效应，以及该体系中广泛存在的能量竞争平衡令这一动力学问题成为挑战。

近日，我院郭海中教授与浙江大学材料科学与工程学院张泽院士、田鹤教授团队，以及浙江大学材料科学与工程学院洪子健研究员和浙江大学物理学院谢燕武教授等合作，系统研究了铁电拓扑的热致拓扑相变规律，并通过设计热激发路径实现了不同铁电拓扑间的稳定切换。这一发现推进了对铁电拓扑相稳定机制的了解，为进一步探索铁电拓扑的复杂相平衡，及设计基于铁电拓扑的微纳电子器件具有重要意义。

该研究得到了国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、区域创新发展联合基金（重点）、浙江省自然科学基金、浙江大学、浙江大学电子显微镜中心、硅及先进半导体材料全国重点实验室的共同资助和支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41567-024-02729-0

图1. 铁电拓扑热致相变过程的原位观测

图2. 热致铁电拓扑相变过程的各参数演化与铁电拓扑相变规律