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首次观察天然铁电金属

该研究代表了具有双稳态和电可切换自发极化状态的原生金属的第一个例子 - 铁电性的标志。“我们发现室温下大块结晶钨二碲化物(WTe2)中天然金属性和铁电性共存,”研究作者解释说。 Pankaj Sharma博士。“我们证明了铁电状态可以在外部电偏压下切换,并通过对晶体结构,电子传输测量和理论考虑的系统研究,解释了WTe2中”金属铁电性“的机制。”作者在室温下以其块状结晶形式存在金属和铁电的Waals材料,具有新的纳米电子应用的潜力,“作者Xiang Feixiang Xiang博士说。电介质背景技术铁电可以被认为是铁磁性的类比。铁磁材料显示出永久磁性,而在外行中,简单来说就是一个具有北极和南极的“磁铁”。铁电材料同样表现出一种类似的电性能,称为永久电极化,它起源于由相等的电偶极子组成,在铁电材料中,这些电偶极子存在于单元电池水平并产生非消失的永久电偶极矩。这种自发电偶极矩可以在两个或多个等效状态或方向之间重复转换。应用外部电场时 - 在许多铁电技术中使用的属性,例如纳米电子计算机存储器,RFID卡,医用超声换能器,红外摄像机,潜艇声纳,振动和压力传感器以及精密致动器。传统上,铁电性已经在绝缘或半导体材料中观察到由于金属中的传导电子屏蔽了偶极矩引起的静态内部场,因此研究室温铁电半金属在2019年7月的Science Advances上发表。大量单晶钨二碲化物(WTe2),其中金属中的传导电子屏蔽了偶极矩引起的静态内部场。属于一类称为过渡金属二硫化物(TMDCs)的材料,通过光谱电传输测量,导电原子力显微镜(c-AFM)探测以确认其金属行为,并通过压电响应力显微镜(PFM)绘制极化,检测由于施加的电场引起的晶格变形。在新切割的WTe2单晶中直接观察到铁电畴 - 即具有相反取向的极化方向的区域。使用顶部电极的光谱-PFM测量电容器几何结构用于证明铁电极化的转换。该研究得到了Aust的资助ralian研究委员会通过ARC未来低能耗电子技术卓越中心(FLEET),并在澳大利亚政府研究培训计划的协助下,使用澳大利亚国家制造设施新南威尔士州节点的设施进行了部分工作。奖学金方案。第一原理密度泛函理论(DFT)计算(内布拉斯加大学)证实了WTe2铁电不稳定性的电子和结构起源的实验结果,得到了国家科学基金会的支持。在FLEET电子材料研究中,热电材料得到了深入的研究在FLEET(未来低能耗电子技术的ARC卓越中心)中,它们可用于低能耗电子产品,“超越CMOS”技术。铁电材料的可切换电偶极矩可以用作例如在人工拓扑绝缘体中的基础2D电子系统使用传统半导体的rison,铁电的电子偶极矩与原子晶体中的电子气非常接近(亚纳米),确保了更有效的开关,克服了传导半导体的局限性,其中导电沟道埋藏在数十纳米以下在FLEET的研究主题1中研究了拓扑材料,该研究主题旨在建立超低电阻电子路径,用以创建新一代超低能耗电子设备.FLEET是一个由ARC资助的研究中心,汇集在一起​​。百名澳大利亚和国际专家开发新一代超低能耗电子产品,其动机是需要减少计算所消耗的能源。
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