二氧化钛薄膜“变身”铁电材料

美国科学家在最新一期《科学》杂志上发表研究成果称，将二氧化钛薄膜的厚度降至3纳米以下，便可将其转化为铁电材料。这一最新进展，为大规模制造运行速度更快、功耗更低的计算芯片开辟了一条全新路径。铁电材料具有铁电效应，表现为在一定温度范围内能够产生自发极化，且这种极化方向可在外部电场作用下反转。这一特性使其在信息存储、传感、人工智能及新一代低功耗芯片等领域展现出重要的应用潜力。然而，在超薄材料中实现稳健的铁电行为，是半导体小型化进程中面临的一个重大挑战。同时，找到一种能与现有硅基技术良好集成的铁电材料，也并非易事。此次，美国加州大学伯克利分校、劳伦斯伯克利国家实验室和斯坦福大学国家加速器实验室科学家，在将二氧化钛的厚度降至3纳米以下时，这种材料便变身为铁电体，表现出通过外加电场来切换方向的自发极化，其铁电行为在薄至约1纳米时，依然保持稳定。