铁性体中的拓扑缺陷(例如畴壁和独特的畴组态)在固体物理领域一直受到广泛关注。由于铁电材料通常以薄膜的形式应用于器件，同时铁电薄膜中的畴组态对其物理性能有重要的影响，因此通过应变工程、电边界条件以及薄膜生长条件等方式调控铁电薄膜中的畴组态对于相关研究和潜在的应用具有重要意义。

　　近来，我们课题组利用衬底调控薄膜应变的方法，分别在受到拉应变的BiFeO₃多铁薄膜和PbTiO₃铁电薄膜中得到了奇特的畴结构。在正交PrScO₃(110)衬底上生长的BiFeO₃薄膜中得到了周期性大规模四组态涡旋畴结构，并利用像差校正透射电子显微镜对涡旋畴核心附近的畴壁原子结构、应变分布与铁电离子位移矢量分布特征进行了深入的分析；在正交GdScO₃(110)衬底上生长不同厚度的PbTiO₃铁电薄膜，发现薄膜中a1/a2 畴结构呈周期性的分布规律并统计发现其周期与薄膜厚度的关系符合kittel法则，同时在原子尺度上研究了不同畴壁面a1/a2 畴界面处极化、转角和应变的分布规律。

　　这些研究结果丰富了人们对铁电薄膜中畴组态的认识，并且提供了一种有效调控畴组态的方法，对铁电薄膜中畴组态的可控制备以及相关的研究探索和潜在应用提供了重要的信息。相关研究结果分别发表在Applied Physics Letters和 Acta Materialia上。

图1: 生长在正交PrScO₃(110)衬底上的BiFeO₃薄膜中周期性大规模四组态涡旋畴结构。 (a)平面样品暗场像；(b, c)四组态畴壁处极化矢量的可能分布状态。

图2: 四组态涡旋畴结构原子尺度HAADF-STEM像及其铁电离子位移二维分布。

图3: 正交GdScO₃(110)衬底上沉积的(a) 22nm (b) 43nm (c) 54nm (d) 86nm厚的PbTiO₃薄膜的平面明场像。

图4: (a) 不同畴壁面a1/a2 畴界面处的高分辨HAADF-STEM像。(b)图(a)中白色矩形框处的原子尺度的HAADF-STEM像。黄色箭头表示不同区域的极化方向。

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