2023年5月15日10時30分，應我院董文副教授邀請，西湖大學理學院物理系劉仕研究員做客“喻園•育芯”講壇。給我院師生帶來題為《新型二元氧化物鐵電材料理論研究》的相關報告。薛堪豪教授、葉鐳教授等參加了此次交流會。

劉仕研究員首先介紹了鐵電材料的用途，鐵電材料及器件可用于壓電驅動、鐵電光伏、固态制冷、無創超聲刀和廢熱發電等領域，并介紹了一種新型的鐵電材料：二氧化铪（HfO₂）,這種新型的二元氧化物鐵電材料與矽基工藝高度兼容，有望替代傳統的鈣钛礦型鐵電材料。接着劉仕研究員介紹了近期課題組取得的一系列成果。通過第一性原理計算，發現铪基鐵電具有獨特的熱釋電效應，并發現HfO₂具有新穎的“電緻拉脹效應”。此外還談到帶電氧空位能夠顯著影響HfO₂同一晶向不同構型間的穩定性，促進非鐵電相向鐵電相轉變。最終建立了一個基于氧空位可變電荷的态的簡單模型，能較好的解釋薄膜制備中的多相共存、器件的喚醒效應、流性印記效應、慣性翻轉等困擾铪基鐵電的關鍵問題。在提問環節，劉仕研究員與在場老師和同學們就铪基鐵電第一性原理計算進行了深入的交流和探讨。

通過此次講座，讓同學們對铪基鐵電理論模型的計算有了更進一步的了解，相變動力學與氧空位電荷态的耦合問題對铪基薄膜的鐵電性起源以及器件可靠性問題有重要影響。劉仕研究員課題組建立的理論模型思想為同學們設計和調控铪基鐵電有很大的指導性意義，二元氧化物鐵電為解決鐵電材料與半導體工藝的兼容性帶來了新思路。

報告人介紹：

劉仕，2009年本科畢業于中國科學技術大學，2015年博士畢業于美國賓夕法尼亞大學，博士後工作于華盛頓卡内基研究所和美國陸軍研究所，現為西湖大學理學院物理系特聘研究員、博士生導師。先後入選浙江省和國家海外高層次人才引進計劃青年項目。長期從事計算物理和計算材料學方向的研究工作，綜合運用第一性原理密度泛函理論計算和大尺度分子動力學，研究功能氧化物和量子材料的構性關系。自2013年以來，共參與發表文章60餘篇。目前主持國家科技部重點研發青年科學家項目、國家自然科學基金委面上項目、青年科學基金項目等多個項目。