鐵電材料器件
關注創建者：孫佳佳 創建時間：2018-07-03
鐵電材料器件的實例教程
期刊名稱：鐵電材料器件
檢索類型：SCIE，EI
審稿時間：一個月左右
期刊簡介
本刊旨在為電子工程師和物理學家以及從事集成鐵電器件研究，設計，開發，制造的工程師和化學家提供了一個國際性的跨學科論壇。
征稿范圍
主要關注鐵電材料相關的新型電子器件研究，包括獨特非易失性存儲器，熱電，壓電，光折變，抗輻射，聲學和/或介電特性與動態存儲器，邏輯和/或放大特性和小型化以及低成本的半導體ic優勢技術等。
聯系：3239114381
不同于介電材料，鐵電材料在其居里相變溫度（Tc）之下具有自發的電極化。自1920年被發現以來，鐵電極化在外加電場下的調控行為已被廣泛應用于驅動，儲能以及傳感等器件中。近年來，存在于相鄰鐵電疇間的疇壁被發現可以大大增強材料的物理性能。例如在外加電場作用下，疇壁的移動可以大大增強材料的介電性能；以及近來發現的鐵電疇間的電導調制行為已被視為實現新一代高速存儲器的解決方案。
現代通訊中的大容量數據傳輸對頻譜的有效使用提出了很高的要求，其對頻率的選擇可通過調制微波電路中相應的阻抗來實現。鈣鈦礦結構的鐵電體薄膜的電容值可受外加電壓控制，從而形成對薄膜阻抗的調制，達到對頻率的選擇作用。在常用的微波通信L，S，C，X（1 – 12 GHz）波段中，鈣鈦礦鐵電體的鈦酸鍶鋇（BaxSr1-xTiO3）薄膜已被應用于微波器件，如帶通濾波器中。然而長久以來，當薄膜處于鐵電相時在相鄰鐵電疇間形成的疇壁被認為會降低微波傳輸的質量因子（Q），從而帶來信號損耗。為了解決這一問題，一個常用對策是將薄膜的居里相變溫度降低到室溫以下，使得薄膜在室溫工作時處于順電相（薄膜中無鐵電疇）。然而，穩態順電相會顯著降低薄膜的電容調制比率n（外加電壓下，最大與最小電容的比值）。因此，在傳統鐵電體微波電容中，質量因子Q和電容調制比n總是相互制約，限制了其進一步的應用。5G通訊技術以及物聯網的興起，對頻譜的更精細化使用和信號傳輸質量提出了更高的技術要求，采用傳統壓電效應工作機制的器件已經很難達到要求。
圖1：（a）Ba0.8Sr0.2TiO3關于溫度T和應力us的相圖；（j）實驗測得微波頻率下（100 MHz — 15 GHz）的電容調制比n，以及和其他最好性能的薄膜微波可調電容的比較。
展開 二維范德華鐵電材料是否具有層依賴的鐵電極化特性也備受關注。因此，探索層依賴的本征鐵電極化和極化反轉以及研究極化關聯的輸運對理解二維鐵電極化的物理機制和引導構建鐵電基器件極為重要。
在此，來自山西師范大學的薛武紅副教授和許小紅教授，報道了2H α-In2Se3具有層依賴的鐵電極化現象。與
2H α-In2Se3偶數層相比，奇數層具有較大的面內電極化且能夠實現極化反轉；由于面內和面外極化的關聯性，當面內極化被電場反轉后，面外極化也出現類似的層依賴特性。該結果豐富了二維材料家族的層依賴物理特性，為有效構建極化關聯的納米器件（如：存內運算和復雜的神經形態運算等）提供了有意義的指導。
展開 近日，湘潭大學材料科學與工程學院鐵電材料研究團隊在鐵電材料疇結構表征方面的研究取得了重要進展，相關成果以Characterization of domain distributions by second harmonic generation in ferroelectrics為題發表在npj Computational Materials期刊上。該期刊由中國科學院上海硅酸鹽研究所與英國自然出版集團（Nature Publishing Group，NPG）以伙伴關系合作出版, 影響因子為8.941。論文的第一作者是材料科學與工程學院博士研究生張園，鐘向麗教授、周益春教授和袁建民教授為共同通訊作者。這一成果標志著湘大在鐵電材料疇超快動力學研究方面有了進一步的突破。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41524-018-0095-6
鐵電材料中疇動力學是鐵電器件的物理基礎。然而，真實的器件中鐵電疇的反轉和運動速度一般在皮秒量級(10-12秒)，這使得鐵電疇反轉的實時觀測極其困難。為了攻克這一難題，周益春教授提出了用飛秒激光作為探測手段來破解。
這一想法的基本出發點是：飛秒激光是具有時域脈沖寬度在飛秒（10-15秒）量級的激光。基于飛秒激光的泵浦探測手段具有超高的時間分辨率，是一種可能用于探測鐵電疇這一超快動力學過程的好手段。它在時間分辨率上的巨大優勢使得其對運動速度在皮秒量級的鐵電疇的跟蹤依然游刃有余。相比其它疇動力學探測手段，基于飛秒激光探測方法除了探測速度優勢外，在探測效率方面也有明顯提升，尤其對于鐵電器件中大規模疇穩定性的無損評估相當具有潛力。
展開 器件測試結果表明：和HfO2基鐵電器件相比，基于該新型納米晶鐵電材料的鐵電晶體管可在柵介質厚度更薄的情況下實現穩定的負電容效應，且晶體管亞閾值擺幅突破了60mV/decade物理極限。論文工作為實現3~5納米負電容FinFET奠定了材料基礎，也為我國“后摩爾時代”新器件研發提供了具有自主知識產權的技術方案。
（來源：信息科學部）
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二維范德華材料中的層依賴的物理特性是一個備受關注的研究熱點，例如石墨烯中層關聯的電子結構， CrI3中層依賴的磁序等。二維范德華鐵電材料是否具有層依賴的鐵電極化特性也備受關注。因此，探索層依賴的本征鐵電極化和極化反轉以及研究極化關聯的輸運對理解二維鐵電極化的物理機制和引導構建鐵電基器件極為重要。 在此，來自山西師范大學的薛武紅副教授和許小紅教授，報道了2H α-In2Se3具有層依賴的鐵電極化現象
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期刊名稱：鐵電材料器件
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