<p>存儲器應用需要具有可切換電性能的材料，比如u盤。由香港理工大學(理大)領導的研究小組在納米材料中實現(xiàn)了一種廣受歡迎的電行為。預計電子制造商將表現(xiàn)出濃厚的興趣，因為有價值的鐵電特性可以以前所未有的輕松方式大規(guī)模復制。</p> <p>&nbsp;</p> <p>任何物質(zhì)的單原子厚層&mdash;&mdash;最著名的是石墨烯，由原子薄的碳構成&mdash;&mdash;都可能具有與大塊材料截然不同的特性。將這些層疊加在一起可能會產(chǎn)生新的屬性，而這些屬性在各自的層中是不存在的。理大納米材料學系講座教授及應用物理學系系主任劉偉強教授帶領研究小組，研究了二硫化鉬和二硫化鎢(MoS2和WS2)兩層疊層材料。令人興奮的是，這些材料不僅表現(xiàn)出壓電效應，而且還表現(xiàn)出鐵電效應。</p> <p>&nbsp;</p> <p>鐵電材料具有固有的電極化，可以通過簡單地施加電流來切換。在兩種狀態(tài)之間&ldquo;切換&rdquo;的能力使它們在傳感器、電容器和數(shù)據(jù)存儲方面具有廣泛的應用。電子工業(yè)對開發(fā)超薄器件特別感興趣，這種器件基于鐵電體，即使在納米尺度下生產(chǎn)也能保持其特性。到目前為止，這已被證明是一個主要障礙。</p> <p>&nbsp;</p> <p>與純MoS2或WS2的單分子層相比，這兩種化合物的納米級堆疊產(chǎn)生了強烈的鐵電響應。研究小組通過調(diào)整堆疊角度，制造出了不同版本的雙分子層&mdash;&mdash;類似于一個鐘面可能覆蓋在另一個鐘面上，兩個12點鐘的鐘面要么對齊，要么移位。兩種疊置雙分子層均表現(xiàn)出較強的壓電性和鐵電性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了驗證MoS2/WS2的可切換極化，研究人員完成了一項令人印象深刻的&ldquo;疇寫&rdquo;壯舉。在薄材料的三角形薄片中，他們建立了一個可以在原子顯微鏡下看到的方中方的圖案。由于兩個極化區(qū)域的電壓相反，較小的內(nèi)正方形(直徑約為一微米)與較大的外正方形明顯不同。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這并不是關于異質(zhì)結構雙層中奇異電行為的第一份報告，在異質(zhì)結構雙層中，兩層由不同的化學物質(zhì)組成。通常，壓電和鐵電性取決于這些材料微妙的幾何細節(jié)。這使得它們難以在工業(yè)規(guī)模上持續(xù)生產(chǎn)。特別是，傳統(tǒng)的異雙分子層往往具有moir&eacute;模式(以一種精細織物命名)，這是由于兩層具有相似但不完全相同的晶體結構的堆疊。</p> <p>&nbsp;</p> <p>moir&eacute;效應很吸引人，但研究人員排除了它作為MoS2/WS2壓電性和鐵電性的解釋。盡管兩層原子間的距離略有不同，但它們相互適應以產(chǎn)生完美對齊的堆疊，沒有moir&eacute;干擾所需的微小扭曲或差異。理大團隊的過程只是簡單地將MoS2和WS2&ldquo;烘焙&rdquo;在一起，讓兩層自發(fā)堆積。</p> <p>&nbsp;</p> <p>事實上，具有相同晶體結構但不同原子類型的兩層的完美堆疊是電學性質(zhì)的關鍵。根據(jù)物理學，鐵電性只有在這種材料具有一定對稱性(或者說是缺乏對稱性)的情況下才能產(chǎn)生。與兩個相同的層相比，WS2上的MoS2堆棧沒有對稱中心(形式上是反轉中心)，也缺乏其他幾個對稱轉換。這種對稱性的打破使得材料在一層相對于另一層輕微滑動時顯示出鐵和壓電性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>劉偉強教授說:&ldquo;高科技產(chǎn)業(yè)，例如電腦記憶體，將會受惠于這種新型納米級鐵電體。當制造規(guī)模擴大時，這些原子薄雙分子層的低成本、低能源需求和忠實的可重復性有望推進現(xiàn)代電子技術的前沿。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>理大與中國人民大學、劍橋大學和南京大學的研究人員合作進行了這項研究。這項研究發(fā)表在《科學》雜志上。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>