為深入貫徹落實(shí)黨中央關(guān)于“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐”的精神，進(jìn)一步加強(qiáng)浙江大學(xué)高水平學(xué)術(shù)成果的凝練與傳播，搭建優(yōu)秀學(xué)者交流互促的平臺(tái)，引領(lǐng)正確的學(xué)術(shù)價(jià)值觀，助力“雙一流”建設(shè),同時(shí)為優(yōu)秀學(xué)科建設(shè)拔尖造峰夯實(shí)人才根基，11月6日下午，校學(xué)術(shù)委員會(huì)組織現(xiàn)場(chǎng)答辯，評(píng)選出了浙江大學(xué)2023年度十大學(xué)術(shù)進(jìn)展和青年學(xué)者十大學(xué)術(shù)進(jìn)展。我院田鶴教授的學(xué)術(shù)成果“新型高密度存儲(chǔ)鐵電疇壁器件”成功入選“十大學(xué)術(shù)進(jìn)展”，薛晶晶研究員的學(xué)術(shù)成果“光伏鈣鈦礦的取向成核機(jī)制”成功入選“青年學(xué)者十大學(xué)術(shù)進(jìn)展”！
一、新型高密度存儲(chǔ)鐵電疇壁器件
1.項(xiàng)目簡(jiǎn)介
強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系具有豐富的物理屬性和調(diào)控潛力，鐵電與多鐵材料中的疇壁更擁有與主體材料不同的維度和對(duì)稱性，能夠在納米甚至原子尺度上產(chǎn)生不同于極化疇中的耦合行為與量子關(guān)聯(lián)，如鐵電與金屬性共存、新的磁光效應(yīng)、新的阻變及憶阻效應(yīng)等，也使鐵電存儲(chǔ)具備非易失、低功耗、高密度等天然優(yōu)勢(shì)。然而，功能性鐵電疇壁的形成能量高、操縱控制難，難以利用疇壁實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)需求。為了拓展疇壁在存儲(chǔ)材料與功能器件方面的實(shí)際應(yīng)用，需設(shè)計(jì)疇壁的可控制備和精確操控方案，研究其動(dòng)力學(xué)響應(yīng)機(jī)理，以真正實(shí)現(xiàn)“疇壁即器件”的功能設(shè)計(jì)與應(yīng)用。帶電疇壁是在鐵電體內(nèi)創(chuàng)建的新型人工界面，通過施加電場(chǎng)，可控制疇壁的形成與運(yùn)動(dòng)，構(gòu)建不同功能的疇壁器件。這一發(fā)現(xiàn)刷新了人們對(duì)于鐵電翻轉(zhuǎn)行為的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)了疇壁作為新穎的可控單元在納米電子器件中的應(yīng)用。項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)如下：
創(chuàng)新點(diǎn)一：獲得了穩(wěn)定高能量鐵電帶電疇壁的條件，解決了功能性帶電疇壁形成難、穩(wěn)定差的問題，實(shí)現(xiàn)了帶電疇壁的晶胞級(jí)人工操縱。通過在納米尺度研究電荷轉(zhuǎn)移的動(dòng)力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)了電荷對(duì)于帶電疇壁操控與穩(wěn)定的關(guān)鍵作用，闡明了功能性鐵電疇壁形成和操縱的機(jī)制。
創(chuàng)新點(diǎn)二：拓展了鐵電疇壁成為物性調(diào)控的新單元，以可控方式操縱疇壁，開啟了材料局域性能調(diào)控的全新維度。傳統(tǒng)的性能調(diào)控通常通過成分調(diào)整、界面組合等方式，然而疇壁操控是在不改變成分及結(jié)構(gòu)的前提下，在單體材料中人為引入、控制功能性界面，展示了新的調(diào)控自由度。
創(chuàng)新點(diǎn)三：通過帶電疇壁的晶胞級(jí)精確操縱，可控構(gòu)建、組合鐵電隧道結(jié)構(gòu)成疇壁器件，賦予了全新的量子化憶阻特性，是高精度、數(shù)字型存算一體類腦構(gòu)架的硬件支撐。這是傳統(tǒng)鐵電疇及疇壁不具備的新功能。研究中所展示的疇壁控制機(jī)制與實(shí)現(xiàn)方案具有普適性，已被證實(shí)可在多種鐵電材料的異質(zhì)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。
2.主要標(biāo)志性成果
相關(guān)研究成果2023發(fā)表于Nature，項(xiàng)目成果拓展了疇壁作為新穎的可控單元，展現(xiàn)了物態(tài)調(diào)控的新方式，為下一代存儲(chǔ)器件提供了更廣泛且獨(dú)特的功能。
http://www.tgsyr.cn/2023/0119/c50924a2711490/page.htm
3.項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及研究團(tuán)隊(duì)介紹
浙江大學(xué)張澤院士、田鶴教授團(tuán)隊(duì)，針對(duì)強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系中自旋序、鐵電序等耦合規(guī)律問題，發(fā)展了電荷動(dòng)態(tài)分布、軌道角動(dòng)量渦旋電子等一系列原創(chuàng)理論、方法與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了微觀電荷、自旋及其有序化的探測(cè)及耦合機(jī)理研究。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人田鶴教授，國(guó)家杰青，國(guó)家海外高層次人才，中國(guó)電鏡學(xué)會(huì)理事，電子顯微學(xué)方法與儀器技術(shù)委員會(huì)副主任。2014年至2020年任浙江大學(xué)百人計(jì)劃研究員；2020年起任浙江大學(xué)長(zhǎng)聘教授、求是特聘教授。
二、光伏鈣鈦礦的取向成核機(jī)制
1.項(xiàng)目簡(jiǎn)介
鈣鈦礦太陽能電池是極具潛力的新一代半導(dǎo)體光伏技術(shù)，其中甲脒鉛碘基鈣鈦礦因其理想的光學(xué)帶隙和熱穩(wěn)定性，被認(rèn)為是鈣鈦礦家族中實(shí)現(xiàn)高光電轉(zhuǎn)換效率的最具前景的材料。然而，其具有光學(xué)活性的黑色晶相在結(jié)晶的過程中往往會(huì)伴隨著非光學(xué)活性的其他晶相的存在。鈣鈦礦的快速結(jié)晶動(dòng)力學(xué)（以秒為單位計(jì)），使得其相轉(zhuǎn)變過程的關(guān)鍵微觀機(jī)制依舊不明，這妨礙了針對(duì)性的晶相調(diào)控策略的設(shè)計(jì)與開發(fā)。由于對(duì)其共性關(guān)鍵機(jī)制理解的缺乏，在某一場(chǎng)景下適用的相調(diào)控策略往往不能適用于其他場(chǎng)景，阻礙了該項(xiàng)技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用。
該研究發(fā)現(xiàn)了甲脒鉛碘基鈣鈦礦黑相形成過程中的一種普適性的取向成核機(jī)制，該種機(jī)制抑制了非光學(xué)活性的晶相形成，使得在室溫下就能形成純凈的具有光學(xué)活性的黑色晶相，該種機(jī)制在多種場(chǎng)景下的鈣鈦礦沉積中均適用。研究團(tuán)隊(duì)基于此普適性機(jī)制實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦小面積太陽能電池器件光電轉(zhuǎn)換效率的顯著提高，并放大于大面積模組中實(shí)現(xiàn)了近23%的光電轉(zhuǎn)換效率，一度打破了該電池尺寸下當(dāng)時(shí)鈣鈦礦電池大面積模組的世界記錄。
2.主要標(biāo)志性成果
相關(guān)研究成果2023年發(fā)表于Nature，并申請(qǐng)專利1項(xiàng)。
http://www.tgsyr.cn/2023/0625/c50924a2775327/page.htm
3.項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及研究團(tuán)隊(duì)介紹
楊德仁院士團(tuán)隊(duì)薛晶晶研究員課題組，目前主要從事鈣鈦礦半導(dǎo)體光伏材料與器件研究，主要包括鈣鈦礦結(jié)晶調(diào)控、載流子動(dòng)力學(xué)、大面積鈣鈦礦光伏器件、疊層光伏器件等。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人薛晶晶研究員近5年以第一或通訊作者在Science（2）、Nature（2）、Nature Photonics（2）、Nature Energy等發(fā)表多篇論文，入選國(guó)家海外高層次人才引進(jìn)計(jì)劃、福布斯中國(guó)30歲以下精英榜、《麻省理工科技評(píng)論》亞太區(qū)“35歲以下科技創(chuàng)新35人”等。
