北理工團(tuán)隊(duì)在二維鐵電材料研究中取得重要進(jìn)展
發(fā)布日期：2022-01-31 供稿：宇航學(xué)院
編輯：趙亞康 審核：龍騰 閱讀次數(shù)：
近日,，北理工宇航學(xué)院王學(xué)云,、洪家旺教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了在范德瓦爾斯鐵電體CuInP2S6中觀測(cè)到在電場(chǎng)或應(yīng)變下Cu+離子誘導(dǎo)的可調(diào)控整流效應(yīng)。相關(guān)成果以“Manipulation of Current Rectification in Van der Waals Ferroionic CuInP2S6”為題,，發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Nature Communications》。
近年來,，能感知外界復(fù)雜環(huán)境刺激的離子型憶阻器是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)領(lǐng)域的重要研究方向,。其中的自整流性質(zhì)須通過復(fù)雜的微納加工/集成來實(shí)現(xiàn)，因此容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不兼容,、整流方向不能靈活調(diào)控,、無法應(yīng)用于雙向（正反電壓）操作模式等問題。因此,，迫切需要探索自身具有本征離子活性,、電流整流方向靈活可調(diào)的單相離子型憶阻材料和調(diào)控方式。在此研究背景下,，王學(xué)云與洪家旺課題組報(bào)道了在一種單相離子型憶阻材料CuInP2S6 (CIPS)中整流效應(yīng)的力學(xué)與電學(xué)調(diào)制方式,。通過原子力掃描探針技術(shù)在CIPS材料中觀測(cè)到顯著的Cu+離子遷移以及離子誘導(dǎo)的可調(diào)控自整流效應(yīng)（如圖1所示），并且通過改變掃描電壓大小,、速率,、方向等方式，在Cu+離子的可控遷移和界面肖特基勢(shì)壘的協(xié)同貢獻(xiàn)下,，實(shí)現(xiàn)了電流整流行為的連續(xù)調(diào)控,。在此基礎(chǔ)上，通過納米探針施加局部的機(jī)械應(yīng)變和應(yīng)變梯度,，誘導(dǎo)壓電電場(chǎng)和撓曲電場(chǎng)調(diào)控界面肖特基勢(shì)壘,，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了電流整流行為的力學(xué)連續(xù)可調(diào)（如圖2所示）,。該工作展示了范德瓦爾斯材料具有的電場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)調(diào)控的自整流特性，使該材料對(duì)外界動(dòng)態(tài)復(fù)雜環(huán)境變化具有靈敏的識(shí)別能力,，是未來智能憶阻器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的理想候選材料,。
圖1 掃描速率和掃描方向調(diào)控的電流整流行為
圖2 應(yīng)變/應(yīng)變梯度調(diào)控的電流整流行為
北京理工大學(xué)宇航學(xué)院力學(xué)系博士后江興安為該論文第一作者，宇航學(xué)院力學(xué)系王學(xué)云副研究員,、洪家旺教授與北京工業(yè)大學(xué)物理光電學(xué)院王曉蕾教授為本論文通訊作者,，北京大學(xué)物理系路建明教授和博士生牛銳銳對(duì)材料制備給予了幫助，中國人民大學(xué)物理系夏天龍教授與博士生徐升對(duì)材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu),、成分表征和分析,。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（12172047、92163101,、12074018）,、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年項(xiàng)目(2019YFA0307900)、北京市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（Z190011）,，以及北京理工大學(xué)科技創(chuàng)新計(jì)劃資助的支持,。
全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28235-6
附作者簡(jiǎn)介：
王學(xué)云，北京理工大學(xué)副研究員,，博士生導(dǎo)師,。中國人民大學(xué)物理系獲得學(xué)士學(xué)位，美國Rutgers, the State University of New Jersey獲得物理學(xué)博士學(xué)位,。主要從事鐵電壓電,，二維材料功能性疇結(jié)構(gòu)的形成演化機(jī)制、多場(chǎng)（力,，熱,，電，磁,，化學(xué)勢(shì)等）耦合調(diào)控機(jī)理與潛在應(yīng)用的研究,。發(fā)表SCI論文75篇，包含Science, Nature Physics, Nature Materials, Nature Energy, Phys. Rev. Lett.等,。主持國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目與重大研究計(jì)劃（培育項(xiàng)目）,，參與科技部重大研發(fā)計(jì)劃青年項(xiàng)目與北京市自然科學(xué)基金重點(diǎn)研究專題。
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