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科研综述 | 牛津仪器PFM助力“二维铁电”研究

牛津仪器发布时间:2019/12/27 11:19 点击: 加载中..

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华东师范大学极化材料与器件教育部重点实验室

在权威期刊发表长篇科研综述


研究背景:

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半个世纪以来,集成电路工业一直遵循着摩尔定律高速发展。然而,随着人们对于电子设备多功能和小型化的需求越来越高,电子元器件的特征尺寸在不断缩小,量子力学效应越来越明显,这就对电子器件的材料设计提出了巨大的挑战。

以铁电材料为例,当特征尺寸降到一定程度后,其物理特性会发生十分明显的改变,很多新的特性以及相互作用会使目标材料的可控性变得更加复杂与困难。幸运的是,二维材料的高速发展为该领域提供了一个很好的契机。因其层独特的层间结构以及电子性质,合适能带结构的新型超薄二维材料在铁电方面展现出了巨大的潜力与发展前景。值得一提的是,在大量的理论预测以及不断地实验探索基础之上,很多不同族群的二维材料都被预测具有铁电性,并且已经有部分材料已通过实验得到了验证,开始了器件应用等方面的拓展与研究。


综述简介:

在这样的大背景之下,二维铁电材料将会是未来研究低维铁电的热门领域。近日,华东师范大学段纯刚教授钟妮副研究员团队基于二维铁电材料的发展与应用所论述的三十页科研综述“Recent Progress in Two-dimensional ferroelectric materials” 在国际材料科学领域权威期刊Advanced Electronics Materials 上发表。

该文章综述了二维铁电材料的前世今生,包括整个低维铁电的发展历史与方向,常用表征/验证的手段与方法,以及相关的器件应用、挑战和前景。它总结了迄今为止理论预测的及已被实验证明了的二维铁电材料,不仅详细列明了不同材料的面内/面外铁电性、居里温度、极化强度,也简单阐述了不同材料的内在铁电机制。这不仅为初探二维铁电的研究工作者们提供了很好的参考素材,也为未来发现新型二维铁电材料给出了方向。虽然目前已被证实的二维铁电材料仍屈指可数,借助对二维铁电材料结构与内在机制的深入了解和先进的表征技术,低维铁电研究将会在不久的将来取得突破性进展。

华东师范大学为该论文的唯一完成单位和通讯单位,该项研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海科技创新行动计划等项目的支持。



论文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aelm.201900818


本篇综述所引用的文章在实验中使用牛津仪器的Cypher 和MFP-3D系列AFM,并配备了PFM模块,压电响应力显微术(PFM)是一种原子力显微技术,可用于表征许多材料体系功能的机电耦合特性,包括:压电体、铁电体,以及某些生物材料。通过原子力显微镜的探针针尖,对样品进行局部的电刺激,同时测量其~1-100pm / V量级的机械响应,PFM无串扰、高灵敏度的测量技术和强大功能助力实验取得优秀结果。


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