二維材料被廣泛應(yīng)用於計算機(jī)記憶體等電子元件，不同的二維材料通過范德瓦爾斯（van der Waals，vdW）作用堆疊成層後，更有機(jī)會合組成具備新特性的異質(zhì)雙層，適應(yīng)更多用途。香港理工大學(xué)（理大）研究人員提出為特定的vdW異質(zhì)雙層建立數(shù)據(jù)庫，以篩選出具發(fā)展?jié)摿Φ牟牧?，有望為未來納米電子學(xué)、光子學(xué)和自旋電子學(xué)發(fā)展帶來啟示及深遠(yuǎn)影響。研究項目獲2024/25年度國家自然科學(xué)基金委員會及研究資助局「合作研究重點項目計劃」支持。
研究項目「極化范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)數(shù)據(jù)庫︰從理論預(yù)測到材料實現(xiàn)和物性表徵」由理大應(yīng)用物理學(xué)系納米材料講座教授兼系主任劉樹平帶領(lǐng)，共獲約355萬港元的資助金額，為期48個月。該研究與中國人民大學(xué)物理系講座教授季威合作進(jìn)行。
二維vdW異質(zhì)雙層材料的不同組成單層均擁有豐富且獨特的物理及化學(xué)特性，蘊涵龐大科研潛力，有助科學(xué)家探索新穎物理發(fā)現(xiàn)和設(shè)計新一代電子設(shè)備。劉教授及團(tuán)隊在早前的研究中，通過化學(xué)氣相沉積（chemical vapor deposition）策略將二硫化鉬（MoS2）和二硫化鎢（WS2）合組成無扭曲、完美相稱且晶體可外延生長的異質(zhì)雙層，並展示了超乎預(yù)期的壓電性和平面外鐵電效應(yīng)。此項成果激發(fā)了使用化學(xué)氣相沉積策略探索新型異質(zhì)雙層材料的研究興趣，並推動團(tuán)隊建立vdW異質(zhì)雙層材料庫。
長遠(yuǎn)而言，開發(fā)多功能的二維極化電子物料，對拓展下一代低耗能、高密度記憶體和集成電路至為關(guān)鍵，但目前對vdW異質(zhì)雙層的探索仍需要依賴反覆試驗。獲資助項目旨在開發(fā)一個模擬模型，從大量的二維vdW材料中加速篩選出具前景的極化異質(zhì)雙層，供進(jìn)一步實驗評估。研究團(tuán)隊其後並會強化模型，進(jìn)行更精確的預(yù)測，以發(fā)挖出更多具有多功能特性的二維材料，並提供充實的數(shù)據(jù)庫。
劉樹平表示：「我們預(yù)期vdW異質(zhì)雙層材料能夠解決目前二維鐵電材料的可擴(kuò)展性和表現(xiàn)問題，而這個項目的研究結(jié)果有望為構(gòu)建高密度且節(jié)能的下一代非揮發(fā)性記憶體和內(nèi)存記憶計算裝置提供新見解。」
項目冀整合出適用於高密度非揮發(fā)性記憶體的vdW異質(zhì)雙層材料，促進(jìn)學(xué)術(shù)界關(guān)注及探究vdW異質(zhì)雙層的鐵電性，並推動新興記憶體的商業(yè)實踐。
頂圖：由理大應(yīng)用物理學(xué)系納米材料講座教授兼系主任劉樹平帶領(lǐng)的研究，獲得國家自然科學(xué)基金委及研資局合作研究重點項目計劃2024/25支持。 理大供圖
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