<p>存儲(chǔ)器應(yīng)用需要具有可切換電性能的材料，比如u盤(pán)。由香港理工大學(xué)(理大)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在納米材料中實(shí)現(xiàn)了一種廣受歡迎的電行為。預(yù)計(jì)電子制造商將表現(xiàn)出濃厚的興趣，因?yàn)橛袃r(jià)值的鐵電特性可以以前所未有的輕松方式大規(guī)模復(fù)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(gòu)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(huì)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(xué)系講座教授及應(yīng)用物理學(xué)系系主任劉偉強(qiáng)教授帶領(lǐng)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(yīng)，而且還表現(xiàn)出鐵電效應(yīng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>鐵電材料具有固有的電極化，可以通過(guò)簡(jiǎn)單地施加電流來(lái)切換。在兩種狀態(tài)之間&ldquo;切換&rdquo;的能力使它們?cè)趥鞲衅?、電容器和?shù)據(jù)存儲(chǔ)方面具有廣泛的應(yīng)用。電子工業(yè)對(duì)開(kāi)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(gè)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(jí)堆疊產(chǎn)生了強(qiáng)烈的鐵電響應(yīng)。研究小組通過(guò)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(gè)鐘面可能覆蓋在另一個(gè)鐘面上，兩個(gè)12點(diǎn)鐘的鐘面要么對(duì)齊，要么移位。兩種疊置雙分子層均表現(xiàn)出較強(qiáng)的壓電性和鐵電性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了驗(yàn)證MoS2/WS2的可切換極化，研究人員完成了一項(xiàng)令人印象深刻的&ldquo;疇寫(xiě)&rdquo;壯舉。在薄材料的三角形薄片中，他們建立了一個(gè)可以在原子顯微鏡下看到的方中方的圖案。由于兩個(gè)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(guān)于異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙層中奇異電行為的第一份報(bào)告，在異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙層中，兩層由不同的化學(xué)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(xì)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(xì)織物命名)，這是由于兩層具有相似但不完全相同的晶體結(jié)構(gòu)的堆疊。</p> <p>&nbsp;</p> <p>moir&eacute;效應(yīng)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(yīng)以產(chǎn)生完美對(duì)齊的堆疊，沒(méi)有moir&eacute;干擾所需的微小扭曲或差異。理大團(tuán)隊(duì)的過(guò)程只是簡(jiǎn)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(shí)上，具有相同晶體結(jié)構(gòu)但不同原子類型的兩層的完美堆疊是電學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵。根據(jù)物理學(xué)，鐵電性只有在這種材料具有一定對(duì)稱性(或者說(shuō)是缺乏對(duì)稱性)的情況下才能產(chǎn)生。與兩個(gè)相同的層相比，WS2上的MoS2堆棧沒(méi)有對(duì)稱中心(形式上是反轉(zhuǎn)中心)，也缺乏其他幾個(gè)對(duì)稱轉(zhuǎn)換。這種對(duì)稱性的打破使得材料在一層相對(duì)于另一層輕微滑動(dòng)時(shí)顯示出鐵和壓電性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>劉偉強(qiáng)教授說(shuō):&ldquo;高科技產(chǎn)業(yè)，例如電腦記憶體，將會(huì)受惠于這種新型納米級(jí)鐵電體。當(dāng)制造規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，這些原子薄雙分子層的低成本、低能源需求和忠實(shí)的可重復(fù)性有望推進(jìn)現(xiàn)代電子技術(shù)的前沿。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>理大與中國(guó)人民大學(xué)、劍橋大學(xué)和南京大學(xué)的研究人員合作進(jìn)行了這項(xiàng)研究。這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)》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(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>