题目：二维铁电材料的界面调控及力学行为

报告人：郑晓东 河北工业大学材料学院教授

时间：5月22日（周五）14：00

地点：李薰楼249

报告摘要：

二维铁电材料凭借其原子级厚度、优异载流子输运特性和本征柔性等优势，在新型存储器件和柔性电子领域展现出广阔应用前景，但其实际应用仍受制于大面积纯相薄膜制备困难、极化调控机制不明确及力学可靠性不足等关键科学问题。针对相变调控难题，本研究通过原位TEM技术对二维铁电In2Se3材料进行力-热-电多场耦合调控，首次实现了铁电α相、反铁电β’相与顺电γ相的可控相转变及相界面动态迁移，系统阐明了应变场与焦耳热对相变行为的协同作用机制，并构建了应变-厚度相图。基于应变调控机理的深入理解，进一步实现了α相与β’相的可逆转变及α/β’异质界面的精准构筑，显著提升了铁电半导体场效应晶体管的电学性能。在极化拓扑调控方面，借助4D-STEM技术首次在二维扭角体系中观测到面内极化涡旋畴结构，通过层间扭转角度的精准调控，不仅实现了极化拓扑畴的周期性排布，更在二维准晶体系中成功构建了极化拓扑畴结构，并结合原位TEM技术进一步实现了二维准晶体系极化拓扑畴的动态调控。针对二维材料力学性能瓶颈，原位TEM力学实验发现通过在二维双层材料中引入扭转角度可诱导裂纹跨层愈合效应：二维双层材料上下层裂纹边缘在初始断裂后通过晶界重构实现自愈合，这种独特的裂纹自愈合机制使材料在保持极限强度的同时，断裂韧性相比无扭角二维材料大幅提升，突破了二维材料强韧性难以协同提升的困境。本研究通过构建扭转晶界这一核心策略，在电子结构调控与力学性能优化两个维度实现了突破性进展，为二维铁电材料的器件化应用提供了理论依据和技术支撑。

报告人简介：

    郑晓东，河北工业大学材料学院教授，博士生导师，入选国家海外高层次青年人才项目，2020年博士毕业于中国科学院金属研究所，导师为马秀良研究员和郑士建教授。2021-2024年于香港理工大学从事博士后研究，合作导师为赵炯教授。主要研究方向为二维铁电材料的界面调控及原位电子显微学研究，相关文章发表于Science、Nature Materials、Nature Nanotechnology、Science Advances等期刊。担任期刊Journal of Materials Science and Technology的青年编委。