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吴梦昊教授提出一类新型高迁移率铁电-铁弹材料
发布时间:2017-10-24

920日,纳米学权威期刊《Nano Letters》在线刊发了凝聚态物理研究所吴梦昊教授为第一作者和共同通讯作者的研究论文《铋氧硫族元素化物:一类新型高迁移率铁电/铁弹材料》(Bismuth Oxychalcogenides: A New Class of Ferroelectric/Ferroelastic Materials with Ultra High Mobility)。论文另一名通讯作者为美国内布拉斯加大学曾晓成教授。




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,但现有铁电体和半导体电路的不兼容问题仍旧难以解决。这些铁电体不仅本身不具备半导体相关特性,将其生长在半导体电路中也会遇到诸多界面上的难题。因此,寻找兼具铁电性和高迁移率的半导体材料显得尤为重要。


吴梦昊教授通过第一性原理计算表明,最近合成的BOX体系(Bi2O2S, Bi2O2Se, Bi2O2Te)不仅是高迁移率半导体,还可同时拥有非易失性的功能。其中Bi2O2S可兼具铁弹性和反铁电性,其奇数层的薄膜中面内极化甚至可以和铁弹性耦合Bi2O2Se在面内应变下可产生铁电性和压电性,并且压电系数远高于多数常规二维压电材料;Bi2O2Te则具有垂直极化的铁电性。铋元素在该体系由于其巨大的自旋轨道耦合效应产生了可观的Rashba劈裂,使得用电场调控材料的自旋性质成为可能。另外,此类材料晶格常数匹配度非常高,可用外延生长的方法构建不同功能的异质结器件。




吴梦昊教授于2014年底加盟物理学院凝聚态研究所,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,引起国内外同行的广泛关注。


此工作获得华中科技大学人才引进基金和国家自然科学基金资助。论文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.7b03020.


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