北工大科技创新成果再登《Science》！

近日，北京工业大学材料与制造学部卢岳副研究员与北京科技大学张林兴教授、田建军教授作为共同通讯作者合作完成的研究成果《Ferroelectricity in layered bismuth oxide down to 1 nanometer》在国际顶级权威期刊《Science》上在线发表。北京工业大学为该论文的通讯单位。北京科技大学博士研究生杨倩倩、北京工业大学博士研究生胡敬聪和圣塞巴斯蒂安大学博士后方跃文为该论文的第一作者。

电子显微学的发展为原子尺度解析材料的结构提供了重要的表征平台，然而由于电子束的能量往往较高（30-300keV），其在radiolysis效应的作用下往往会对材料的微观结构造成破坏（ACS Nano, 2017, 11: 8018），即：电子束首先轰击出氧化物中阳离子的内壳层电子，引起阳离子的升价。与此同时，阴离子，例如O等，则会将其价电子贡献给内壳层丢失电子轨道，引起O元素的升价，如O2-变为O-甚至O原子，此时氧化物薄膜则会发生结构崩塌。如何在原子尺度定量分析氧化物中氧元素的精确占位，对于电子显微学高时空分辨技术的发展至关重要。

Fig. 1. Crystal structure characterization of layered bismuth oxide thin films grown on (0001) Al2O3 substrates.

依托北京工业大学材料与制造学部固体微结构与性能北京市重点实验室的高端电子显微学表征技术平台，本研究综合利用低剂量-积分差分相位衬度曝光等技术方法（iDPC）、同步辐射X射线衍射和DFT计算，精确定位出一种全新结构Bi6O9铁电薄膜材料的原子级占位信息。通过精确表征Bi6O9铁电薄膜中Bi、O以及掺杂元素Sm的原子占位，可以清晰发现Sm占在Bi的晶格位置。与此同时，由于外延生长关系的存在，基底与薄膜界面处存在着较大的应力。当薄膜的厚度降低至1nm时，晶胞c轴方向有所拉伸，文章指出，这可能是该薄膜厚度在1nm时仍具有17μC∙cm-2最大剩余极化的重要原因之一。

Fig. 2. Characterization of ultrathin BSO films.

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm5134

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卢岳

北京工业大学

材料与制造学部副研究员

博士生导师

主要研究方向为原位电子显微学、光电材料与器件及光电催化材料。获国家自然科学基金面上项目资助、国家自然科学基金青年基金资助，入选北京工业大学“高端人才”项目资助等。目前主要在隋曼龄教授团队从事相关科研工作，发表学术论文70余篇，其中，以第一作者或通讯作者在《Science》《Joule》《 Nat. Commun.》《Energ. Environ. Sci.》《J. Am. Chem. Soc.》《ACS nano》《Adv. Mater.》等国际知名期刊发表多篇论文，获得国际、国内发明专利12项，部分专利已实现成果转化。

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来源：北工大新闻中心、材料与制造学部

排版：宋霖涛

编辑：张超、刘潇、吕洋、宋霖涛

审核：刘幸菡

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