铁电畴壁随机存储器为解决硅基存储技术遇到的“存储墙”问题提供了切实可行的方案。相较于其他二维界面，例如晶界、相界等，铁电畴壁可以被特定的电场创建、移动以及擦除，意味着基于铁电畴壁的存储器件将更加灵活可控。然而，常规铁电畴壁作为高能界面，会出现非预期的漂移甚至湮灭，引发对数据存储可靠性的担忧；其次，现有的铁电畴壁存储器件传导电流和开关比仍处于较低水平，难以满足读写器件的性能要求；此外，在高密度铁电畴壁器件中，畴壁存在可观的体积占比，这限制了存储密度的进一步提升。
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中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心禹日成研究员、沈希副研究员和北京科技大学苗君教授，在PbTiO₃/LaAlO₃体系中首次发现了常规180°铁电畴壁与反相畴界（antiphase boundary，APB）互耦的现象。通过透射电子显微学、第一性原理计算等多种手段，发现该互耦体系严格垂直于生长界面，横向厚度仅为常规畴壁的1/10。APB的钉扎属性赋予了互耦体系优异的抗干扰性能，且互耦体系可通过APB与180°常规铁电畴壁的互耦与解耦实现铁电畴极化的翻转，并可通过缺陷工程等手段调控互耦体系的物性。互耦体系的上述优点使其在打造高密度、低能耗、高耐久性及快速读写的非易失性铁电存储器件中具有优异的应用前景。
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图：（a-b）APB的暗场像和HAADF像表征。（c-d）APB附近的极化相位、强度表征。（e）互耦体系和非互耦体系过渡态的能量计算。
上述研究成果以“Interlocking Antiphase Boundary with 180° Domain Wall in PbTiO₃–Antiphase Ferroelectric Boundary”为题，发表在Advanced Materials上，并入选inside back cover。物理所博士生李翔飞和北京科技大学博士生王洪伟为该论文的共同第一作者，沈希副研究员、苗君教授和禹日成研究员为共同通讯作者。本工作得到了国家重点研究发展计划，国家自然科学基金和中国科学院先导B等项目的支持。
编辑：凉渐