文章导读
你是否想过，未来的存储器能像生命体一样“自愈”？北理工团队最新研究发现，扭转双层MoS2中的莫尔极化网络在局部电场作用下不仅可被精准调控，更能在结构受损后实现全局自适应重构。这一突破性进展揭示了二维铁电材料独特的拓扑保护机制，颠覆了传统铁电畴全反转的认知。通过高分辨率显微技术，团队首次捕捉到畴壁弯曲演化与重构全过程，并提出新破坏机制，为低功耗、高密度乃至“自修复”型存储器件提供了全新设计路径。这项发表于《Science Bulletin》的研究，或将点燃下一代信息存储技术的革命火种。
— 内容由好学术AI分析文章内容生成，仅供参考。
近日，北京理工大学科研团队在二维材料的莫尔极化调控研究领域取得重要进展，相关研究成果以“Local Regulation and Global Reconstruction of Polar Networks in Twisted Bilayer MoS2”为题发表于国际著名期刊《Science Bulletin》（IF: 18.9）。该工作首次系统揭示了在局部电场作用下，扭转双层MoS2（tBL-MoS2）中莫尔极化网络的拓扑保护调控机制及其在结构扰动后的自适应全局重构行为，为发展新型低功耗、高密度二维铁电存储器件提供了重要理论与实验支撑。
二维材料莫尔超晶格及其衍生物性因其独特的周期调制效应，联结了拓扑与电子关联两大当代量子物理主题。其中，莫尔极化因展现出独特的可调性和铁电响应而备受关注。然而，目前对其调控手段仍主要集中在宏观尺度，缺乏对铁电畴及其畴壁在微观电场调控下的深入理解，极大限制了其在高密度存储器中的实际应用潜力。
图1 局部电场作用下莫尔极化的极化演化
为突破上述瓶颈，研究团队借助高分辨率压电响应力显微镜（PFM）结合原位电场调控技术，首次实现了对tBL-MoS2中莫尔铁电畴的局域调控和动态演化追踪。实验发现，受局部电场调制影响，铁电畴通过弯曲畴壁的方式发生演化而非传统铁电材料中的“全反转”，展现出明显的拓扑保护特性。更为重要的是，在局部电场诱导的结构缺陷作用下，莫尔极化网络并未出现完全破坏，而是通过全局重新排列方式实现“自适应重构”，保持其周期性极化分布特征。
图2 电场诱导结构缺陷后莫尔极化网络的自适应性
此外，通过定量分析畴面积与畴壁曲率的关系，实验数据与现有理论的模型高度一致，为未来可控极化器件的精准设计提供了量化基础。结合扫描探针下的动态调制，研究团队还提出了电场诱导气体聚集与界面应力导致材料破裂的新机制，为未来器件封装与稳定性设计提供新思路。
综上，该研究不仅突破了二维莫尔材料极化调控的关键技术瓶颈，还揭示了其拓扑保护与自适应调控行为，拓展了人们对莫尔极化体系动态特性的认识。这一成果为开发新型二维自修复铁电器件与低功耗信息存储技术奠定了坚实基础。
北京理工大学集成电路与电子学院王业亮教授与前沿交叉科学院黄元教授为本论文共同通讯作者，硕士研究生王嘉锴为第一作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、中国科学院创新团队等项目资助。
论文详情：Jiakai Wang, Xu Han, Guanchu Liu, Zihao Guo, Longshuo Gu, Jiahao Yan, Shiqi Yang, Chunsheng Hu, Chicheng Liu, Yunyun Dai, Xia Liu, Yuan Huang, Yeliang Wang, Science Bulletin, 2025, ISSN 2095-9273
© 版权声明
本文由分享者转载或发布，内容仅供学习和交流，版权归原文作者所有。如有侵权，请留言联系更正或删除。
相关文章
暂无评论...