近日，我校物理科学与工程技术学院蓝色能源团队在光写入非易失性极化领域取得新进展，成功开发出一种可通过光照写入并长期保持极化状态的柔性PDMS基复合材料。相关研究成果以“Light-Written Nonvolatile Polarization via Defect-Engineered Charge Trapping”为题，发表在Advanced Materials。我校物理科学与工程技术学院博士研究生刘博勋为第一作者，物理科学与工程技术学院教授万玲玉为通讯作者，物理科学与工程技术学院副教授刘官林、新加坡南洋理工大学博士后李亚辉等为共同通讯作者。
可编程、可长期保持的界面极化状态是柔性电子系统（如驻极体、静电致动器、摩擦纳米发电机等）的核心基础，然而传统聚合物驻极体依赖高电压极化工艺，铁电材料则受限于刚性陶瓷的机械柔性不足。光作为一种无损、空间局域、可快速开关的激励手段，为极化调控提供了理想途径，但聚合物体系中光激发电荷迅速复合与衰减的瓶颈长期未破。
针对软复合体系中光生极化难以保留的难题，该团队提出以缺陷工程调控聚合物-氧化物界面陷阱态的策略，实现了具有高保持能力的光诱导极化。对钛酸铁（FeTiO3，FTO）纳米颗粒，采用放电等离子烧结（SPS）技术有效提升氧空位相关缺陷密度。将SPS处理后的FTO掺入聚二甲基硅氧烷（PDMS）形成复合薄膜，光照下光生电子有效降低金属-复合材料界面势垒，促进电荷转移与积累；光照移除后，大部分光生电子被氧空位陷阱捕获，形成持久的剩余极化。实验显示，光照移除后SPS处理样品可保持约81%的光致电荷贡献，而未经处理样品仅保留33%。开尔文探针力显微镜（KPFM）直观验证了长时稳定的极化保持能力。该研究在软复合体系中通过缺陷工程实现光编程、长保持的极化状态，为柔性电子系统中可远程寻址的静电界面提供了解决方案。
缺陷工程调控氧空位及电子结构演变图
该研究得到国家重点研发计划、广西壮族自治区人才专项及高熵能源材料与器件北京市重点实验室开放课题等项目的支持。
