课题组研究领域

无机晶体材料作为支撑未来信息功能器件的运算、存储和热管理等核心系统的关键材料，是国家重大需求的重要材料体系。在这类材料中，原子尺度晶格与电子结构的细微波动，往往对其关键性能起决定性作用。如何精确解析这些复杂变化是学术界长期面临的重大科学挑战，并成为制约材料性能提升和应用突破的关键技术难题。

本课题组以定量球差校正电镜为主要研究手段，针对无机功能晶体材料局域非长程有序结构波动精准测量的难题，发展实空间成像与倒空间协同分析的多模态定量表征方法，探究局域微弱结构波动对材料关键性能的影响机制，并据此设计和构筑新型高性能无机功能晶体材料。课题组主要开展的研究如下：

1. 开发衍射图谱大数据解析与实空间定量分析协同表征方法

无机功能晶体材料中，原子级电荷/电场的微小波动对材料介电、铁电、量子涨落和电输运等性能起决定性作用，但其测量十分困难。课题组致力于开发倒空间二维衍射图谱大数据定量解析方法，开展原子尺度电荷分布的实空间极限测量；同时，课题组还发展倒空间与实空间动态协同定量技术，研究原子尺度电场演变规律及其与晶格结构变化的关联机制。

2. 探究多场条件下局域微小结构变化的动态演化过程，理解晶格-电荷耦合机制

无机功能晶体材料一般在多场条件下使用，其关键功能特性往往与局域皮米量级晶格结构变化密切相关。课题组通过搭建原位多场调控-实空间结构解析联用平台，发展原子位置高精度定量分析方法，对局域原子位移动态变化过程进行实时追踪与定量解析，理解晶格-电荷耦合机制以及材料关键功能特性的微观起源。

3. 研究功能晶体材料中轻/重元素空间分布的变化特征，指导材料关键性能提升

无机功能晶体材料中，轻元素分布变化引起的信号响应微弱，导致其在实空间与倒空间表征中均面临巨大挑战。课题组针对轻/重元素同步定量表征的技术瓶颈，开发实空间图像多模态剥离与倒空间厚度动态测量方法，研究并解析硼化物、碳化物等含轻元素材料中不同维度晶格缺陷的多态性特征，并基于这些不同维度的缺陷开展原子尺度功能基元设计，合成并构筑新型高性能无机功能晶体材料。

课题组设备

双球差校正透射电镜

多场原位样品杆

离子减薄仪

多功能高温炉

晶体生长炉

手套箱

光学显微镜

切割机

油压机

电弧炉