透明铁电单晶的研发被列入“2020年度中国科学十大进展”

近日，科技部发布了《2020年度中国科学十大进展》，其中与微电子相关的具有超高压电性能的透明铁电单晶的研发被列入在内，该科学项目的突破由西安交通大学徐卓教授研究团队所实现。透明铁电单晶为研制高性能电光调制器、光学相控阵和量子光学器件提供了一种全新的关键材料。

在应用中，该材料可大幅提升光声成像系统在乳腺癌、黑色素瘤和血液疾病诊断中的成像分辨率。这种具有优异电光、声光和声－光－电耦合效应的单晶材料，有望进一步开辟更多新的应用领域。

高压电性透明铁电单晶与传统铁电单晶的对比

这一科学研究是近20年来的一次新的突破。介绍中提出，弛豫铁电单晶[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, PMN－PT]具有优异的压电效应，已广泛应用于超声成像、声呐装备和微电子机械系统（MEMS）等领域。然而，自其发现20多年以来，压电性能就再没有新的突破，并且由于铁电畴壁的存在，导致其透光率低，无法满足当前压电器件多功能、高灵敏度的发展需求。

西安交通大学徐卓教授研究团队揭示了弛豫铁电单晶高压电效应的起源，研发出了钐掺杂的PMN－PT单晶，其压电性能超过4000 pC/N，相比未掺杂单晶提高了一倍。

在此基础上，他们利用电畴结构调控，消除了单晶中对光起散射作用的铁电畴壁，首次在PMN－PT单晶中同时获得了高压电性和高透光性，突破了长期以来二者难以共存的国际难题。其压电系数比现有的透明压电单晶LiNbO3提高了100倍，电光系数最大可提高40倍，同时还具有更高的抗光损伤阈值和非线性光学效应。

除此之外，其他九项科技术进展分别是：我国科学家积极应对新冠肺炎疫情取得突出进展、嫦娥五号首次实现月面自动采样返回、“奋斗者”号创造中国载人深潜新纪录、揭示人类遗传物质传递的关键步骤、2020珠峰高程测定、古基因组揭示近万年来中国人群的演化与迁徙历史、大数据刻画出迄今最高精度的地球3亿年生物多样性演变历史、深度解析多器官衰老的标记物和干预靶标、实验观测到化学反应中的量子干涉现象。（校对/诺离）