近日，我院薄膜物理与器件课题组在缓冲层调控铁电极化方面取得新进展，通过调控衬底与铁电材料之间的缓冲层厚度，系统揭示了“梯度压缩—逐步释放”应力演化机制对Pb(Zr0.40Ti0.60)O3薄膜铁电/光电性能的增强规律。相关工作“Boosting PZT ferroelectric and optoelectronic properties for intelligent recognition via strain relaxation control through buffer layer thickness optimization”以河北大学为第一单位发表在国际期刊《Nano Research》(Nano Res., 2025, DOI: 10.26599/NR.2025.94908289)。博士研究生侯悦、硕士研究生赵康博、田皓元为论文共同第一作者，我院裴逸菲老师、郭建新老师为共同通讯作者，硕士研究生郭梦雅等人为本工作提供了重要支持。
铁电材料凭借可反转的自发极化，且极化状态可长期保持，在电子信息领域备受关注。锆钛酸铅(PZT)凭借其低矫顽电压、优异的物理化学稳定性成为了低功耗存储的理想载体。然而，将其外延在晶格常数较为相近的SrTiO3衬底上会因晶格失配而引入高密度位错，应力被弛豫且畴壁被钉扎。为此，研究团队在衬底与薄膜之间插入SrRuO3缓冲层，建“倒金字塔”梯度架构，实现压缩应力自下而上的有序递送。团队通过调节缓冲层厚度，利用高分辨XRD追踪晶格演化。发现120 nm为最优值：c/a达1.0298，位错密度最低，剩余极化升至116 μC cm-2，最大极化142.6 μC cm-2，矫顽电压降至±1.44V；d33提升30%，介电常数达900，光电流增2.2 μA，实现铁电-光电协同跃升。基于该高性能 PZT 光电器件，团队进一步开发出智能交通传感系统，可在晴、云、雨多种天气下以93.23%准确率实时识别车流，为应变工程驱动的光电存储与仿生视觉提供新途径。
该研究工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金等多项科研项目的资助。
全文链接：https://doi.org/10.26599/NR.2025.94908289
