二維人造類鐵電金屬問世有望催生新一代設(shè)備和應(yīng)用

據(jù)美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站11日報(bào)道，美國科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際科研小組近日稱，他們研制出了一種新型二維人造金屬材料，其在室溫下的性質(zhì)類似鐵電材料，證實(shí)了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者菲魯普·安德森50多年前提出的“鐵電金屬”理論。這種新人造材料也有望催生新一代設(shè)備和應(yīng)用。

鐵電材料是一種介電材料，通常是不能導(dǎo)電的。其廣泛用于手機(jī)、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、高精度電機(jī)、超敏感傳感器和聲吶設(shè)備等電子產(chǎn)品中。

上海科技大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院研究員郭艷峰對科技日報(bào)記者說，1965年，安德森等人預(yù)言了一種特殊的結(jié)構(gòu)相變——“鐵電金屬”，即在金屬狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)與鐵電轉(zhuǎn)變完全相同的結(jié)構(gòu)相變。受此鼓舞，半個(gè)多世紀(jì)以來，科學(xué)家一直在苦苦尋覓真正的鐵電金屬材料，試圖打破傳統(tǒng)物理學(xué)的禁錮，真正將金屬性與鐵電性統(tǒng)一到一種材料中。不過，這就像將火與冰混在一起，無一成功。

現(xiàn)在，羅格斯大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授賈克·查克哈連領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)造了一類新型二維人造材料，它們在室溫下具有類似鐵電材料的特性，證實(shí)了安德森的理論。

據(jù)研究人員解釋，當(dāng)一種材料變成鐵電材料時(shí)，其原子會(huì)永久移動(dòng)，他們試圖為鐵電晶體增加金屬導(dǎo)電性。具體做法是利用脈沖激光沉積薄膜，制備出鈦酸鋇(BaTiO3)3/鈦酸鍶(SrTiO3)/鈦酸鑭(LaTiO3)復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)，在鈦酸鍶/鈦酸鑭界面處形成二維電子氣實(shí)現(xiàn)金屬導(dǎo)電，同時(shí)借助鈦酸鋇極性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鐵電結(jié)構(gòu)相變，從而制造出了一種類似鐵電材料的金屬。

查克哈連說：“新結(jié)構(gòu)還擁有豐富的可調(diào)節(jié)物理性質(zhì)，真可謂一舉兩得。”

郭艷峰表示：“新研究另辟蹊徑，借助復(fù)合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了金屬性和鐵電性的融合，對基礎(chǔ)物理研究意義重大，但是還需要更多研究，證明得到的是真正的鐵電金屬。如果科學(xué)家研制出真正的鐵電金屬，那無疑是一個(gè)相當(dāng)大的突破。”

研究在線發(fā)表于最新一期的《自然·通訊》雜志。(記者劉霞)

標(biāo)簽： 二維 鐵電 新一代