成果简介

近日，俞滨教授、徐杨教授带领的研究团队对二维铁电材料进行深入探索，首次将典型铁电材料CuInP₂S₆的传导机制解耦为四种不同状态，为新型纳电子器件提供新思路。研究成果以“2D Ferroionics: Conductive Switching Mechanisms and Transition Boundaries in van der Waals Layered Material CuInP₂S₆”为题发表在领域顶尖学术期刊Advanced Materials。博士生周嘉超为论文第一作者。该项科研得到了国家自然科学基金的资助。

二维铁电离子学一直是纳米电子学的热门课题。然而，材料体系的物理机制尚未完全阐明。相互耦合的铁电性和离子性导致器件性能受到制约，无法满足信息处理、数据存储和神经形态计算等应用的需求。为提升器件性能，核心研究重点之一是探索材料在不同工作区间下的传导机制。科研团队以CuInP₂S₆为代表材料，通过结合温度和电场的实验和理论研究，将铁电材料CuInP₂S₆的传导机制解耦为四种不同状态，即冻结极化态、铁电极化态、铜离子跳变态和导电细丝态，并给出相变边界的详细相图。研究团队进一步展示仿生突触器件，验证了利用相图控制材料工作状态的可行性。研究论文为开发信息存储、存算一体、神经形态等新一代电子器件提供全新的研究思路。

图1. CIPS导电机制相图及仿生突触器件

作者简介

周嘉超，浙江大学微纳电子学院2020级直博生，导师为俞滨教授，研究方向为基于二维铁电材料的器件及其信息领域应用。攻读博士期间作为第一作者已在Advanced Materials、Advanced Optical Materials、ACS Applied Materials & Interfaces上发表研究论文三篇。