类似于铁磁体具有磁畴,铁电体也可以形成铁电畴结构。某些拓扑畴具有实空间拓扑稳定性,虽然各个畴形貌、大小可以变化,但在畴壁交汇点可以保持很高稳定性,可以用一个拓扑数来描述。
在六角结构锰氧化物YMnO3体系中,六瓣形状的铁电拓扑畴很常见。在六角结构锰氧化物体系中,锰形成准二维三角晶格,并且该三角晶格会发生三聚化畸变,因此三聚化结构畴具有三种。而其铁电极化由三聚化畸变加其他晶格畸变导致,具有沿着晶格
轴上下(+与-)两种取向,因此该体系共有
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六种畴。实验发现,这六种铁电畴能形成共顶点的六瓣结构,并且围绕六瓣中心,畴的排列磁序始终只有
和
两种可能,类比于涡旋与反涡旋。这种结构非常稳定,加电场可以改变其中畴的大小,移动涡旋位置,但无法消灭单独一个涡旋中心。涡旋与反涡旋可以湮没。该六重对称畴结构,反映了其
对称性,是由畴壁能决定的(非上述涡旋次序的畴壁能量非常高,因此无法出现)。
具有其他对称性的铁电体系,也有可能存在类似的拓扑畴结构(不限定于类型)。图中给出了几个涡旋结构实例。图a展示了自然界中星云、大气系统和花朵中的涡旋结构;图b是电纳米点中的极化涡旋结构;图c是理论预测的涡旋阵列。