近日，Nature在线发表了宾夕法尼亚大学Ritesh Agarwal和印度科学学院Pavan Nukala课题组的研究论文，题目为「Electrically driven long-range solid-state amorphization in ferroic In₂Se₃」。

驱动材料中有序相形成非晶相和其他无序相的微观机制长期以来一直困扰着科学家。通常，非晶化涉及液体熔融的快速冷却，绕过热力学上有利的结晶。电诱导非晶化并不常见，迄今为止只有少数材料体系通过脉冲电流实现了非晶化，这些体系大多基于熔融淬火工艺。然而，如果可以避免熔化步骤，并且可以电实现固态非晶化，那么它为低功耗器件应用开辟了可能性。

在此研究中，作者报道了通过外加直流偏压而不是脉冲电刺激，在硒化铟纳米线的新铁性β''相中实现了节能、非常规的长程固态非晶化。垂直于极化的外加电场、平行于范德华层的电流和压电应力的复杂相互作用导致了该层状材料中层间滑移缺陷的形成以及由面内极化旋转引起的耦合无序。当达到电诱导无序的临界极限时，结构会受到阻挫，局部坍塌成非晶相，这种现象通过声学冲击在更大的微观长度尺度上复制。这项研究工作揭示了材料中铁序与外加电场、电流和内部产生应力的以前未知多模态耦合机制，并可用于设计低功耗电子和光子应用的新材料和器件。

图1 | 合成β''-In₂Se₃纳米线的TEM表征。

图2 | β''-In₂Se₃纳米线器件中直流电压诱导的非晶化。

图3 | β''-In₂Se₃纳米线器件的STEM分析。

图4 | β''-In₂Se₃纳米线器件的原位偏压DFTEM成像及非晶化观察。

论文链接：

Modi, G., Parate, S.K., Kwon, C. et al. Electrically driven long-range solid-state amorphization in ferroic In₂Se₃. Nature, 2024. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08156-8

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