通过氦离子植入实现多晶陶瓷薄膜巨型应变可调性

应变工程是控制和增强材料性质（如铝键、磁性有序或金属-绝缘相变）的强大工具。薄膜中的等应变允许通过调节平面晶格参数实现应变调控，一般可达 4%，在特定情况下可更高。然而，在因制造成本较低而更适用于功能应用的多晶薄膜中，超过 1% 的应变常常导致开裂。这给通过应变工程调控功能性质带来了挑战。氦离子植入已被证明可通过嵌段植入产生负压，从而增加单位胞体积，使其在等应变单晶薄膜中实现随植入剂量持续的应变调控。然而，尚无研究探讨氦离子植入作为应变工程技术对多晶薄膜的可移植性。本文展示了该技术对超出等应变单晶样品的应变工程适用性。氦离子植入可在不导致结构开裂的情况下，在多晶 BiFeO$_3$ 薄膜中触发最高可达 3.2% 的晶格参数扩张。该薄膜在植入剂量达到 1E15 He/cm$^2$ 时保持稳定的铁电性质。这一发现凸显了氦离子植入在多晶材料应变工程中的潜力，使其在成本效益和灵活性应用方面具有广阔前景。