科學家在原子尺度實現鐵電性,將使未來電子設備變得更小

2020-11-26 前瞻網

科學家在原子尺度實現鐵電性，將使未來電子設備變得更小

 Connor Feng • 2020-04-26 09:20:18　來源：前瞻網　E2068G0

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隨著電子設備變得越來越小，為電子設備供電的技術需要變得更小更薄。

而在開發這種技術時，科學家面臨的主要挑戰之一就是要找到在超薄尺寸下仍然能夠保持良好性能的材料，現在，伯克利的研究人員認為他們可能已經找到了答案。

在電氣工程和計算機科學教授Sayeef Salahuddin和研究生Suraj Cheema的帶領下，一組研究人員成功地在矽上研發出一種超薄材料，這種材料具有一種獨特的電特性，被稱為鐵電性。這兩位科學家的發現發表在4月22日的《自然》雜誌上。

鐵電性是指一類不僅能實現自發極化，而且在暴露於外部電場時還能改變其電偶極矩方向的材料，這類材料在電子器件方向非常有前途。

研究小組的這項突破在一種只有1納米厚的材料(相當於兩個原子積木的大小)上展示了鐵電效應。因此，這種材料可以以更低的能量有效地為最小的設備供電。

Salahuddin說：「我們正在製造越來越小的計算設備。你不會想要用厚的材料，因為你沒有這麼多空間。但用了我們的鐵電材料，你就不需要擔心空間的問題。」

在此之前，研究人員已經成功地將鐵電性穩定在越來越薄的材料中。但是在3納米以下，「鐵電性在傳統的鐵電材料中會減弱，」Cheema說。

但現在，伯克利的研究小組將一納米厚的氧化鉿摻雜到矽上。這種超薄材料不僅展示出鐵電性，而且這種效應實際上比幾納米厚的材料還要更強——這是鐵電性領域的一個「根本性突破」，Salahuddin說。

這一發現可能會催生出更先進的電池和傳感器，但是這項研究對計算機的內存和邏輯晶片來說還有著特殊的前景。

在只有1納米厚的薄膜中發現鐵電性，意味著這些存儲電池的尺寸可以縮小到比我們以前認為的極限還要小。

「我們可以研發出適用於製造現代計算機晶片的鐵電材料，」Salahuddin說。

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文：https://phys.org/news/2020-04-ferroelectricity-atomic-scale.html

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