近日，浙江大学台州研究院院长吴勇军教授、先进材料中心洪子健研究员团队在国际知名期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上发表题为“一种生长在硅上的高氯酸咪唑分子铁电薄膜”（A molecular ferroelectric thin film of imidazolium perchlorate on silicon）的研究论文，这也是今年团队在Nature系列子刊上发表的第三篇论文。分子铁电材料具有合成温度低、柔性较好、合成方法简单等优点，近年来受到材料科学、化学和凝聚态物理领域的广泛关注。其中，高氯酸咪唑的居里温度较高，并且具有良好的电光性能、机电耦合性能和铁电压电性能。然而，由于分子铁电材料和无机材料（例如硅）的物理化学性质相差较大，在硅基底上生长高质量分子铁电薄膜难度很大。此外，对于分子铁电材料的翻转动力学机制理解相对较弱，阻碍了其在电子元器件中的应用。在本研究中，吴勇军教授、洪子健研究员团队首先通过溶液法制备了厘米级的（100）取向的高氯酸咪唑单晶。单晶的居里温度较高，可达372K左右，并且具有较好的铁电性能（~1.8 mC/cm2）和压电性能(d33~16 pC/N)。在此基础上，通过溶液旋涂法将高氯酸咪唑旋涂在硅衬底上。研究发现，在溶液中添加一定浓度的海藻酸钠可以有效的调节薄膜质量，获得结晶度较高、晶面取向高度一致的单晶薄膜材料。薄膜具有较好的铁电压电性能，逆压电系数可达55.7pm/V。进一步研究发现，薄膜中存在两类畴态，I型畴与X轴呈60度角，在外加电场下翻转时，小的畴先收缩成楔形，再脱离边界。而外加反向电场时，楔形畴向着畴边界扩张，直到遇到畴边界再沿着畴边界扩张。而II型畴则与X轴平行，外加电场翻转时，畴壁发生水平运动。相关研究工作为分子铁电薄膜及相应器件的设计和制备奠定了基础。本项目得到了国家自然科学基金项目及中央高校基本科研业务费的资助。郑聪勤硕士生和李欣博士生为本文的共同第一作者，黄玉辉副教授、吴勇军教授和洪子健研究员为本文的共同通讯作者。其他重要合作者包括清华大学李千副教授等。浙江大学台州研究院先进材料中心吴勇军教授、洪子健研究员团队主要从事电介质材料与储能材料的多尺度理论设计及相关材料的制备与优化。近两年在《Nature Synthesis》,《Nature Communications》，《Advanced Energy Materials》等国际知名期刊发表论文30余篇，主持/参与国家自然科学基金联合项目，科技部重点研发计划等多个国家级项目。
团队现面向海内外招收储能材料及电介质材料方向的青年才俊，包括研究员、博士后和研究生。欢迎邮件联系: hongzijian100@zju.edu.cn
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