理大二维铁电体研究突破 推动微电子AI领域发展

香港文汇报讯(记者高钰)二维铁电体能展现急速的载流子流动,令数据传输、存储及运算速度更高,材料尺寸可显著缩小,大幅降低能耗;且材料极为纤薄,透明度与柔韧度出色,适用于制作电子设备。其中,二维硒化铟(In2Se3)的二维五重原子层中同时存在顺电性、铁电性、反铁电性等多种物相,应用潜力极大,但二维硒化铟的各个物相稳定性不明确,具备所需物相的二维硒化铟薄膜亦欠缺大面积合成方法。香港理工大学应用物理学系副教授赵炯的研究团队早前成功研发出可大规模合成二维铁电材料的方法,有望推动微电子、人工智能及量子资讯领域的技术发展,从而促进高密度存储设备、能量转换系统、传感技术及催化技术等各种应用的开发。

理大团队运用透射电子显微镜(TEM)技术,发现通过化学气相沉积技术制造出二维硒化铟薄膜时,适当地调节硒和铟的比例,再把制出的薄膜转移到柔软或不平整的基底上以引发物相转变,就能制造出三种纯相的二维硒化铟薄膜,实现前所未有的相控合成及精确结构控制。研究成果已于《Nature Nanotechnology》刊登。

团队又深入研究金属单硫属化物,包括硒化铟,并利用TEM技术识别出这种化合物中普遍存在的塑性变型模式,令相关材料拥有超高的可塑性。此发现展现了生产高效能无机塑胶半导体的庞大潜力,并大大推动柔性电子材料、半导体先进积层制造及固态润滑剂的发展。

团队最近更利用先进的四维扫描透射电子显微镜,揭示了一类存在于拥有扭曲双层结构的二维材料中的极性涡旋,而不同的扭曲角度会产生不同的涡旋模式及极性结构,并有可能藉由外部电场或层间位移,调控涡旋模式及极性区域分布,为研究扭曲二维双层极性结构的复杂反应提供了宝贵观点。

赵炯表示:“这些科学发现将为微电子和集成电路带来崭新及具影响力的转变,并推动开发灵活、耐磨、耐用及高效的电子设备,为各类应用开拓广阔的发展前景,包括可增强新型记忆体内运算设备的运算能力和速度,并省却当前晶片运算中所需的运算与记忆单元间的数据传输,令社会迈向更高速、更具能源效益且更灵活的科技新时代。”