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吴梦昊教授团队提出二维铁电性形成的新机制及应用

来源:物理学院 点击次数:1280次 发布时间:2017-06-21 16:27:14 编辑:宣传部

  新闻网讯(通讯员 刘欢)6月11日,美国化学学会旗下著名期刊《美国化学学会:纳度》《ACS Nano》在线刊发了物理学院凝聚态物理研究所吴梦昊教授团队的研究论文《二元双层和多层结构的垂直极化:二维铁电体,多铁体及纳米发电机》(Binary Compound Bilayer and Multilayer with Vertical Polarizations:Two-Dimensional Ferroelectrics, Multiferroics, and Nanogenerators)。论文第一作者为物理学院2016级博士生黎磊,吴梦昊为论文通讯作者。


  铁电材料可用于数据的非易失性存储,有望解决内存进一步小型化后棘手的量子隧穿和散热问题。为了提高数据存储密度,通常需要利用铁电薄膜垂直方向的极化。但传统铁电材料在薄膜厚度低于一定程度时,垂直极化会因退极化场消失,这也成为了铁电随机存储器应用的瓶颈之一。


  该研究成果通过第一性原理计算表明,二维材料中的垂直铁电极化可存在于一系列范德华双层中,如BN,AlN,ZnO,MoS2,GaSe等。有些铁磁性二维材料的双层结构还可能有多铁性,这使得以电场调控其磁性成为可能。由于垂直铁电性由层间的相对平移产生,因此在层间小角度扭曲或者应变差异存在的情况下,还可能产生一种层间电压随空间变化的铁电莫列超晶格,并获得周期性的N/P型掺杂区域。层间电压和相对平移之间的电-机耦合,可用于制造纳米发电机,收集人体活动,海浪,机械振动等各种能量。上述某些材料在达到一定层数时可形成纤锌矿多层结构,产生另外一种垂直极化更高的铁电性。


  吴梦昊2014年底加入物理学院凝聚态物理研究所,此前分别在美国内布拉斯加大学、弗吉尼亚联邦大学及麻省理工学院从事研究工作,长期致力于纳米受限体系的物理及化学性质的理论研究,并取得一系列研究成果(J. Am. Chem. Soc.2010, 132, 5554;J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14423;Nano Lett. 2014, 14, 5350;Nano Lett. 2015, 15, 3557;Nano Lett. 2016, 16, 3226;Nano Lett. 2016, 16, 7309),引起国内外同行的广泛关注。


  该工作得到了华中科技大学人才引进基金和国家自然科学基金资助。