二維人造類鐵電金屬問世 有望催生新一代設備和應用

2018年06月13日08:55  來源:科技日報
 
原標題:二維人造類鐵電金屬問世

  據美國《每日科學》網站11日報道,美國科學家領導的一個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,其在室溫下的性質類似鐵電材料,証實了諾貝爾物理學獎獲得者菲魯普·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備和應用。

  鐵電材料是一種介電材料,通常是不能導電的。其廣泛用於手機、計算機存儲器、高精度電機、超敏感傳感器和聲吶設備等電子產品中。

  上海科技大學物質科學與技術學院研究員郭艷峰對科技日報記者說,1965年,安德森等人預言了一種特殊的結構相變——“鐵電金屬”,即在金屬狀態下實現與鐵電轉變完全相同的結構相變。受此鼓舞,半個多世紀以來,科學家一直在苦苦尋覓真正的鐵電金屬材料,試圖打破傳統物理學的禁錮,真正將金屬性與鐵電性統一到一種材料中。不過,這就像將火與冰混在一起,無一成功。

  現在,羅格斯大學實驗物理學教授賈克·查克哈連領導的團隊,創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,証實了安德森的理論。

  據研究人員解釋,當一種材料變成鐵電材料時,其原子會永久移動,他們試圖為鐵電晶體增加金屬導電性。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)復合薄膜結構,在鈦酸鍶/鈦酸鑭界面處形成二維電子氣實現金屬導電,同時借助鈦酸鋇極性結構實現鐵電結構相變,從而制造出了一種類似鐵電材料的金屬。

  查克哈連說:“新結構還擁有豐富的可調節物理性質,真可謂一舉兩得。”

  郭艷峰表示:“新研究另辟蹊徑,借助復合結構,實現了金屬性和鐵電性的融合,對基礎物理研究意義重大,但是還需要更多研究,証明得到的是真正的鐵電金屬。如果科學家研制出真正的鐵電金屬,那無疑是一個相當大的突破。”

  研究在線發表於最新一期的《自然·通訊》雜志。(記者劉霞)

(責編:熊旭、吳亞雄)

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