中国科学家开发出无疲劳铁电材料登上Science 可实现存储芯片无限次擦写

中国科学家开发出无疲劳铁电材料登上Science 可实现存储芯片无限次擦写 研究团队基于二维滑移铁电机制,开发出一种新型的二维层状滑移铁电材料(3R-MoS2),该材料制备的存储芯片有望突破读写次数限制,实现无限次读写。该研究的核心在于利用"层间滑移"替代传统铁电材料的"离子移动",通过AI辅助的跨尺度原子模拟分析,揭示了二维滑移铁电材料抗疲劳的微观物理机制。实验表明,采用该材料制备的铁电芯片器件在经历400万次循环电场翻转极化后,电学曲线测量显示铁电极化仍未出现衰减。此项技术不仅极大提升了存储芯片的可靠性和耐久性,还有助于降低成本,提升存储密度,未来有望在航空航天、深海探测等极端环境应用以及可穿戴设备、柔性电子技术等领域发挥重要作用。传统铁电材料和二维滑移铁电材料的疲劳特性3R-MoS2铁电器件的抗疲劳性能分析3R-MoS2铁电器件的疲劳特性 ... PC版: 手机版:

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电子科技大学开发出耐疲劳铁电材料 实现存储芯片无限次擦写

电子科技大学开发出耐疲劳铁电材料 实现存储芯片无限次擦写 铁电材料在经历反复极化切换后,极化只能实现部分翻转,导致铁电材料失效,即铁电疲劳。这一问题早在1953年就已被研究者发现报道,但至今铁电材料的疲劳问题仍未得到有效的解决。针对这一问题,刘富才教授研究团队发现新型的滑移铁电体具有天然的耐疲劳特性。这是因为滑移铁电机制与传统铁电材料的离子位移机制有明显的不同。之前有关TLC、QLC的争议不断,前者成本低,容量大,但速度慢,寿命短(企业级TLC普遍在7000~10000PE),而后者的寿命则更差,不过之前长江存储宣布,旗下QLC闪存擦写4000次,而如果上述新材料被运用到这些领域,可能会带来行业新的变革。据悉,不少欧美大厂已经注意到上述新技术,并且保持密切关注。 ... PC版: 手机版:

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科学家在2D蛭石材料中发现铁电性 有望实现电极间距英寸级的液晶器件 显示干涉色的二维蛭石 LC 偏振光学图像。然而,无论是商用有机液相色谱分子还是研发的液相色谱纳米材料都不符合上述两个先决条件,而且迄今为止还没有关于这种液相色谱的报道。就目前而言,这种液相色谱是否存在以及其电场响应度的上限是液相色谱界尚未解决的问题。针对这些问题,清华大学深圳研究生院刘碧录教授领导的研究团队首次揭示了具有百年历史的粘土矿物蛭石在单层极限下的铁电性。二维蛭石具有极大的几何各向异性,铁电性赋予其内在的电偶极子。通过将二维蛭石分散在去离子水中,研究团队制备出了含有二维铁电分子的低密度聚乙烯分散体。它的电场响应性(即克尔系数)将克尔系数的记录值提高了一个数量级。考虑到二维蛭石低电平代表了一类新型的二维铁电材料无机各向同性低电平,这项工作提供的物理启示,如低电平材料的响应度和几何各向异性之间的关系,对其他潜在的类似低电平具有普遍意义。a) 二维蛭石的 AFM 图像。 b) 二维蛭石的 PFM 振幅图。 c) 二维蛭石的 PFM 相图。电场响应性的突破实现了超低工作电场,并制造出电极间距仅为英寸级的电光液晶器件,而这在以前是不现实的。研究人员还制作了一个具有英寸级像素的大型节能可显示广告牌原型,用于户外互动场景,可通过智能手机软件或人类手势控制广告牌上的字母和数字。"在科学上,我们给出了一种新的策略来设计具有灵敏电场响应性的先进无机低电平或类低电平系统。关键是从层状体中制备出二维铁电材料分散体。"刘碧录教授说:"从另一个角度看,层状天然矿物中二维铁电性的启发性证据为范德华铁电材料的规模化生产和实际应用带来了新的机遇。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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中国科学家实现二维金属碲化物材料的批量制备 二维过渡金属碲化物材料是一类新兴的二维材料,由碲原子(Te)和过渡金属原子(如钼、钨、铌等)组成,其微观结构类似于“三明治”,过渡金属原子被上下两层的碲原子“夹”住,形成层状二维材料。因具有奇特的超导、磁性、催化活性等物理和化学性质,二维过渡金属碲化物材料在量子通讯、催化、储能、光学等领域展现出重要应用潜力,受到了国际学术界的广泛关注。科学家实现二维金属碲化物材料的批量制备(中国科学院大连化学物理研究所供图)“比如,二维过渡金属碲化物具有高导电性和大比表面积,可作为高性能超级电容器和电池的电极材料;同时二维过渡金属碲化物纳米片表面具有丰富可调的活性位点,可用作制备绿氢和双氧水的电催化剂,提高催化剂的选择性、效率和性能;此外,该材料还展现出特有的量子现象,如超导和巨磁电阻等,可作为下一代低功耗器件和高密度磁性存储器件的材料。”论文共同通讯作者、中国科学院大连化物所研究员吴忠帅解释。然而,目前该材料还无法实现高质量的批量制备,阻碍了其实际应用。二维过渡金属碲化物材料一般采用“自上而下”的制备方法,如同拆解积木,通过机械力或化学作用方式将其一层一层剥离下来,从而制备出单层的二维纳米片。常用的“自上而下”方法有化学插层剥离法、球磨法、胶带剥离法、液相超声法等,其中化学插层剥离法的剥离效率虽然最高,但剥离仍需要数小时。批量化可控制备二维过渡金属碲化物纳米片(中国科学院大连化学物理研究所供图)科学家们大多采用有机锂试剂作为插层剂,即将含有锂离子的插层剂插入块体层状结构材料的片层中,并利用锂和水的反应使插层剂“膨胀”,在每一层间形成一个“气压柱”,将叠在一起的纳米片层层“撑开”,就如同使用了一把“化学刮刀”一层一层地将纳米片“刮”下来,这种层间的气体膨胀作用力远大于机械剥离力,可以提高剥离效率。“但是,有机锂是一种易燃易爆的液体试剂,具有很大的安全隐患。因此,实现安全、高效的化学剥离成为科学家努力的目标。”吴忠帅说。此次,科研人员创新性地采用固相化学插层剥离方法,筛选出了一种固相插层试剂硼氢化锂。硼氢化锂具有强还原性质,在干燥空气中稳定,可用于高温固相插锂反应,解决了插层反应速度慢的问题,从而实现了安全、高效、快速的插层剥离。整个插层剥离过程只需10分钟,可批量制备出百克级(108克)碲化铌纳米片,与液相化学插层剥离法制备量均小于1克相比,此方法的产量提升了两个数量级。值得关注的是,科研人员还利用此方法制备出了五种不同过渡金属的二维过渡金属碲化物纳米片和十二种合金化合物纳米片,证明这种方法具有普适性。“该方法简单、快速、高效,对二维材料的宏量制备具有普适意义。”《自然》审稿人对该方法给予了高度评价。吴忠帅表示,利用该方法制备出的二维过渡金属碲化物纳米片的溶液和粉体具有良好的加工性能,可以作为各种功能性浆料,实现薄膜、丝网印刷器件、3D打印器件、光刻器件的高效和定制化加工等,有望在高性能量子器件、柔性电子、微型超级电容器、电池、催化、电磁屏蔽、复合材料等方向发挥重要作用。 ... PC版: 手机版:

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