물리학자들은 강유전성을 금속 디칼코게나이드 반도체로 가공합니다.

MIT 물리학자들과 동료들은 단지 몇 원자 층 두께의 초박형 재료 시트를 조작하여 전이 금속 디칼코게나이드 반도체(TMD)의 새로운 특성을 설계했습니다.

MIT 팀은 각각 몇 원자층 두께의 두 개의 모놀리식 TMD가 서로 평행하게 쌓이면 재료가 강유전체가 된다는 것을 보여주었습니다. 강유전성 물질에서는 양전하와 음전하가 서로 다른 면이나 극을 향해 자발적으로 흐릅니다. 외부 전기장이 가해지면 이러한 전하가 측면을 전환하여 분극이 반전됩니다. 새로운 물질에서는 이 모든 것이 실온에서 발생합니다.

TMD는 전기적, 광학적 특성으로 이미 잘 알려져 있습니다. 연구원들은 이러한 특성과 새로 부여된 강유전성 사이의 상호 작용이 다양하고 흥미로운 응용으로 이어질 수 있다고 믿습니다.

Cecil의 Pablo Jarillo-Herrero는 "아주 짧은 시간에 나노전자공학과 인공지능에 중요한 작지만 성장하고 있는 2차원 강유전체 제품군을 크게 확장할 수 있었습니다. 핵심 소재"라고 말했습니다. 스마트 응용 분야의 최전선에서", Ida Green 물리학과 교수이자 Nature Nanotechnology에 보고된 연구의 리더입니다. Jarillo-Herrero는 MIT 재료 연구소에도 소속되어 있습니다.

논문의 저자로는 Jarillo-Herrero 외에도 MIT 물리학과 대학원생인 Xirui Wang과 Columbia University의 박사후 연구원인 Yang Zhang; 일본 국립 재료 과학 연구소 Watanabe와 Takashi Taniguchi, Columbia University의 James Horn과 MIT의 물리학 부교수 Fu Liang. (위 사진은 MIT 연구실에 있는 MIT 박사후 연구원 야스다 켄지(왼쪽)와 MIT 물리학 대학원생 왕 시루이의 모습이다.)

초박형 강유전체

작년에 Jarillo-Herrero와 많은 동료들은 원자적으로 얇은 두 개의 질화붕소(BN) 시트가 서로 평행하게 쌓일 때 질소 붕소가 생성된다는 것을 보여주었습니다. 강유전체가 된다. 현재 연구에서 연구원들은 동일한 기술을 TMD에 적용했습니다.

BN과 TMD로 만든 초박형 강유전체는 밀도가 높은 컴퓨터 메모리 저장을 포함하여 중요한 응용 분야를 가질 수 있습니다. 그러나 그들은 드물다. Nature Nanotechnology에 보고된 4개의 새로운 TMD 강유전체가 추가됨에 따라 모두 동일한 반도체 제품군에 속하며 "상온 초박형 강유전체의 수가 거의 두 배로 늘어났습니다"라고 Xirui Wang이 말했습니다. 게다가 그녀는 대부분의 강유전성 물질이 절연체라는 점을 지적합니다. "반도체인 강유전체는 거의 없습니다."

"이것은 BN과 TMD에만 국한되지 않습니다"라고 Kenji Yasuda는 말합니다. "우리는 우리의 기술이 다른 기존 물질에 강유전성을 추가하는 데 사용될 수 있기를 바랍니다. 예를 들어 자성 물질에 강유전성을 추가할 수 있습니까?"

이 연구는 미국 에너지부 산하 과학국의 후원을 받아 자금을 지원받았습니다. 육군 연구실, 고든 앤 베티 무어 재단, 국립과학재단, 일본 문부과학성(MEXT), 일본과학진흥회가 공동으로 제작한 자료입니다.

참조

"사방면체 적층 이중층 전이 금속 디칼코게나이드의 계면 강유전성" by Wang, Nat. 나노 기술. (2022).