中國粉體網訊 鐵電體和鐵磁體都是構建非易失性隨機存取存儲器的候選材料，而它們與半導體電路的結合仍然是一個挑戰。強鐵磁材料多為金屬，而傳統鐵電多為低電子遷移率的寬間隙絕緣體，它們在硅上的外延生長受到晶格失配等界面問題的影響。
(圖片素材 來源網絡）
最近部分二維材料中鐵電或鐵磁性已在實驗中得到證實，它們的原子級厚度和高電子遷移率利于高密度的集成和高速操作，并且與襯底的范德華界面允許晶格失配。目前二維材料中還沒有實現磁鐵耦合的多鐵性。 通常關于數據讀寫，鐵磁讀易寫難，鐵電寫易讀難，多鐵材料則結合了兩者優點，可以實現高效的“電寫+磁讀”。
基于此，華中科技大學物理學院吳夢昊教授課題組開展了一系列關于二維鐵電/多鐵的理論研究。這項工作通過第一性原理計算提出了一種在高遷移率二維半導體特定區域中通過摻雜選擇性地誘導多鐵性的普適方法，主要基于近期實驗合成的一系列二維層狀材料插層體系 ，比如NixMoS2和CuxBi2Se3。插層的3d金屬離子在MoS2這些二維半導體中同時產生了磁性和鐵電性，其耦合使得高密度高效的“電寫磁讀”成為可能，并且可在室溫下穩定存在。類似于稀磁半導體，通過這種摻雜可以形成特定的多鐵區域，實現多功能集成。其中鐵電金屬CuxBi2Se3還具有拓撲超導性等有趣的性質。通過控制離子的摻雜密度還可以調整插層系統的帶隙，從而產生隨空間變化的帶隙，用于光伏能夠比單一帶隙材料更有效地吸收光，同時鐵電極化還有望增加激子壽命和開路電壓。
(中國粉體網編輯整理/小虎）
