人工合成二维铁电金属

自从Anderson和Blount提出钙钛矿“铁电金属”以来,人们在研究其物理机制和设计新的铁电金属方面做出了很大努力。由于金属中的净电场可以被自由电子完全屏蔽,因此铁电性与金属性在体相中不能共存。然而,众多研究表明低维材料具有许多与体相材料相悖的奇异特性和新颖的量子态。研究团队提出通过施加一个强的极化场,以铁电/单层氧化物金属超晶格的形式人工合成铁电金属。这样,原子层级氧化物导电层的对称性可以被邻近的极化场打破和操纵,从而形成二维“铁电金属”。     

二维层间滑移铁电研究进展

近年来有一系列二维范德瓦耳斯材料铁电性被实验证实,层间滑移铁电体是其中重要的一类,该机制是传统铁电所没有,而很多二维材料普遍具有的.本文回顾了相关研究,介绍了这种铁电的起源:不少二维材料双层中上下两层并不对等,造成净层间垂直电荷转移,而层间滑移使该垂直铁电极化得以翻转.这种独特的滑移铁电可广泛存在于范德瓦耳斯双层、多层乃至体相结构中,层间滑移势垒较传统铁电低几个数量级,有望极大节约铁电翻转所需的能量.目前这种滑移铁电机制已在WTe₂和b-InSe双层/多层体系得到实验证实,不少预期极化更高的滑移铁电体系(如BN)也有望在近期实现.     

面向新一代存储计算的二维铁电半导体

存算一体化是后摩尔时代突破性能与功耗瓶颈的一个潜在发展方向。近年来兴起的二维铁电半导体由于兼具非易失性铁电极化和半导体特性,适合用于存算一体器件,因此在短短几年内迅速成为研究热点。本文作为“先进算力技术”的第一篇,介绍了存算一体化的历史背景、二维铁电半导体的物理图像以及典型器件的作用机制。本文不仅可以作为未来计算技术领域的一般性了解,本文附录给出的PPT课件也可以作为大学物理等课程中“电磁学”相关篇章的有益补充。     

低维铁电材料研究进展

铁电材料是一类重要的功能材料,铁电元件的小型化、集成化是当今铁电材料发展的一大趋势.但是尺寸效应、表面效应等的存在制约了传统块体铁电材料在纳米尺度下的应用,因而低维度纳米材料中的铁电性能研究成为当前材料科学领域的研究热点之一.本文综述了近年来理论和实验上关于低维铁电材料的探索,包括二维范德瓦耳斯层状铁电材料、共价功能化低维铁电材料、低维钙钛矿材料、外界调控以及二维"铁电金属"等材料的理论预言与实验铁电性的观测;也提出一些物理新机制来解释低维下的铁电性;最后对该领域今后的发展进行了展望.     

富勒烯薄膜上二维金属渗流系统的电击穿现象

富勒烯（Ｃ_６０和Ｃ_7０）薄膜可外延生长在新鲜解理的云母（００１）平面．以这富勒烯层为衬底，将金属薄膜蒸镀在其上，便构成典型的二维渗流系统．蒸镀过程在超高真空系统中完成，并同时对样品的电阻特性进行原位测量．随着外加电压的增加，观测到样品电阻可逆的变化现象与不可逆的电击穿现象．在渗流阈值附近，击穿电流Ｉ_b与样品电阻Ｒ之间表现出幂指数关系：Ｉ_b～Ｒ^－α．指数α比前人实验给出的数值和Ｎｏｄｅｓ-Ｌｉｎｋｓ-Ｂｌｏｂｓ模型的预期值小得多，而且随着衬底材料的不同而不同．基于金属和富勒烯界面相互作用的理论，对这些现象作了解释 关键词：     

二维铁谷材料与多铁耦合

谷电子材料通过调节谷自由度编码和处理信息,在下一代信息存储器件中极具应用潜力。谷自由度与多种铁性序参量相互耦合,可以实现非易失的信息存储,这同时促进了谷物理和多铁性物理的发展。文章首先介绍谷电子学物理背景、各类存在自发谷极化的本征谷材料,随后概述二维多铁材料的磁电谷耦合,最后关注了谷电子器件的最新进展,对二维铁谷材料多铁耦合的发展前景做出展望。     

基于电路级模型的二维铁电液晶系统结构参数研究

提出将电路级模拟器扩展应用到二维铁电液晶(FLC)的光电混合系统。依照铁电液晶的理论模型建立等效电路,通过调整时序脉冲及驱动源波形,灵活地控制晶胞厚度、面积、粘滞系数、入射偏振角和自发极化强度等典型参数,实现了开关响应特性的动态模拟。比较铁电液晶与扭曲向列型液晶(TN)显示盒的差异。结果表明,该技术方法不仅适用于FLC结构参数指标的优化,而且对于其它集成光学器件的仿真技术研究也是一种有益地探索。     

室温稳定的二维铁电材料：CuInS2P6 及其异质结构

二维铁电材料有助于实现半导体性质与非易失存储特性在微纳尺度上的有机结合,在高集成化电子器件、光电器件、能量收集、及机电耦合系统等领域展现出巨大的应用潜力。二维铁电材料的层状结构,保证了原子层间的可剥离性,为从理论和实验上探索超薄极限下的铁电性质提供理想的研究平台。考虑到二维磁性研究的低温瓶颈,二维铁电材料为实现铁性功能材料的高温器件化与实用化提供了新途径。在本文中,我们介绍了一种室温稳定的二维铁电材料：铜铟硫代磷酸盐(CuInP2S6)。该材料体系的科学内涵和应用前景,引发了新的研究热潮。在本文中,关于其较高的铁电居里转变温度、显著的压电响应、巨大的负纵向压电系数、可调谐的四重势阱铁电特性、以及基于该材料及其异质结构的器件研究,均有所涉及。我们还简要介绍了几种过渡金属硫代磷酸盐化合物材料体系(M^IM^IIIP2(S/Se)6)中的其他代表性材料。最后,我们关于二维铁电材料研究的未来发展方向进行了讨论。     

金属互连电迁移噪声的相关维数研究

针对金属铝互连中噪声信号随电迁移过程变化规律及其所反映的内部失效机理问题，提出将相关维数用于对电迁移噪声时间序列的分析.通过对互连电迁移噪声实验数据的相关维数计算，发现随着电迁移的进行，金属铝互连噪声由随机性成分占主导变为确定性成分占主导，反映出噪声由随机信号转变为混沌动力学信号.应用散射理论解释上述现象，在金属互连电迁移中，空位扩散阶段噪声主要产生机制是空位随机散射；在空位聚集到空洞成核这一过程中，噪声产生机制逐渐从随机散射转变到弹道混沌腔输运机制为主.通过与传统表征参量的对比，证明相关维数可用于预测金 关键词： 电迁移 噪声 相关维数 混沌     

二羰基茂铁二聚体光反应产物的二维红外光谱

利用二维红外光谱研究了二羰基茂铁二聚体([CpFe(CO)₂]₂)在非极性溶剂CCl4中的平衡态光反应产物．时间分辨的二维红外光谱结果证实了一种可能的可见光驱动的光反应路径,其光反应产物为CpFe(CO)₂Cl,存在两个相互耦合的羰基基团,即对称和反对称羰基伸缩振动．这是主要的光产物,其光反应路径包括自由基形成以及氯加成过程．量化计算支持上述实验结果,结果表明,二维红外光谱方法可用来原位地检测凝聚相反应的化学物种的结构及其动力学     

二维金属光子晶体的带结构研究

采用一种新的平面波展开法研究金属光子晶体的带结构，即在传统平面波展开法的基础上，将“原问题”拓展，引入一个“新问题”，通过求解“新问题”得到“原问题”的带结构，并论证了它们之间的关系.为了准确求解“新问题”，引入辅助函数，将其色散关系等价为一个积分微分本征方程，求解这个本征方程得到“新问题”的带结构，从而由此导出“原问题”的带结构.最后，以正方晶格二维金属光子晶体为例，进行数值计算，得到了满意的结果. 关键词： 金属光子晶体 平面波展开法 带结构 正方晶格     

二维无序电子系统的金属—绝缘体转变

二维无序电子系统的金属绝缘体转变二维体系中的金属－绝缘体转变一直是人们十分感兴趣的问题．７０年代初，基于Ｉｏｆｅ和Ｒｅｇｅｌ关于金属中电子平均自由程的下限为原子间距的想法，Ｍｏｔ提出在二维体系中这种转变不仅存在，而且是不连续的，存在一最低金属电导率，...     

二维等离子体填充金属光子晶体腔体特性

设计了等离子体填充的二维金属光子晶体特殊开放腔体结构,并采用粒子模拟技术(PIC)建立了基于等离子体填充腔体结构物理模型,分析了等离子体填充下二维腔体的各模式场分布特性,以及等离子体的引入对腔体内各模式工作频率、电场幅值的影响。结果表明:腔体内各模式的电场强度随等离子体密度的增加而减弱,模式频率随背景等离子体归一化频率的提高而增加,工作模式的产生与激励方式密切相关。     

二维光子晶体的横电模特性

基于平面波展开法,以介电常数分别为1F/m和13.18F/m的物质构成三角晶格二维光子晶体,改变空气孔半径r与晶格常数a之间的大小,数值模拟得到了三角晶格二维光子晶体横磁模带隙,当r=0.4a时形成3处三角晶格二维光子晶体横电模的带隙,其中最大三角晶格二维光子晶体横电模带隙出现在0.2424-0.4129Hz,差值为0.1705Hz.相比r=0.4a横磁模形成的最大带隙0.1057Hz较大.研究结论为光子晶体器件的制作提供参考.     

二维半导体过渡金属硫化物的逻辑集成器件

微电子器件沿摩尔定律持续发展超过50年,正面临着高功耗等挑战.二维层状材料可以将载流子限制在界面1 nm的空间内,部分材料展现出高迁移率、能带可调、拓扑奇异性等特点,有望给"后摩尔时代"微电子器件带来新的技术变革.其中,以MoS_2为代表的过渡金属硫化物具有1-2 eV的带隙、良好的空气稳定性和工艺兼容性,在逻辑集成方面有巨大潜力.本文综述了二维过渡金属硫化物在逻辑器件领域的研究进展,重点讨论电子输运机理、迁移率、接触电阻等关键问题及集成技术的现状,并为今后的发展指出了方向.     

二维相关光谱方法考察金属-配体相互作用

用二维异步相关光谱方法研究Ni 2+与EDTA和乙二醇之间的络合配位作用。Ni 2+-EDTA和Ni 2+-乙二醇体系的二维异步相关谱交叉峰的花样的不同反映上述两个络合配位体系的特征。     

二维本征铁电体及其多铁耦合的研究进展

铁电材料因其具有可被外场调控的电极化状态,以及在传感器、光电器件和信息存储器件中具有潜在应用前景,所以一直以来都是凝聚态物理领域的研究热点.随着微电子集成技术的飞速发展,电子器件日益趋于微型化、集成化和多功能化.传统块体铁电材料因受尺寸效应、界面效应等因素影响,难以满足此发展需求,因而低维铁电材料引起了学术界的广泛关注.近年来,实验上已成功制备出稳定的室温二维铁电材料,第一性原理计算等理论方法对新材料的预测和设计也促进了二维铁电材料的发展.同时,利用二维铁电性与铁谷性、磁性的多铁耦合效应,可以实现电控谷极化、电控磁性等调控机制.多重自由度的相互耦合,会产生如能谷间圆(线)偏振光学选择性、量子自旋霍尔效应等奇异物理特性,对于自旋电子学、谷电子学及光学的发展具有重大的意义.本文首先介绍近年来新型二维铁电材料在理论和实验方面的研究进展,以及二维铁电材料在铁电隧道结、铁电二极管等二维铁电器件中的应用.其次阐述了二维电控铁谷性和电控磁性的多铁耦合效应及其衍生出的新物理现象和机制.最后对二维铁电材料和其他物理性质耦合所具有的丰富物理内涵和广阔应用前景,进行了分析与探讨.     

室温稳定的二维铁电材料:CulnS_2P_6及其异质结构（英文）

二维铁电材料有助于实现半导体性质与非易失存储特性在微纳尺度上的有机结合,在高集成化电子器件、光电器件、能量收集、及机电耦合系统等领域展现出巨大的应用潜力。二维铁电材料的层状结构,保证了原子层间的可剥离性,为从理论和实验上探索超薄极限下的铁电性质提供理想的研究平台。考虑到二维磁性研究的低温瓶颈,二维铁电材料为实现铁性功能材料的高温器件化与实用化提供了新途径。在本文中,我们介绍了一种室温稳定的二维铁电材料:铜铟硫代磷酸盐(CuInP_2S_6)。该材料体系的科学内涵和应用前景,引发了新的研究热潮。在本文中,关于其较高的铁电居里转变温度、显著的压电响应、巨大的负纵向压电系数、可调谐的四重势阱铁电特性、以及基于该材料及其异质结构的器件研究,均有所涉及。我们还简要介绍了几种过渡金属硫代磷酸盐化合物材料体系(M~IM~ⅢP_2(S/Se)_6)中的其他代表性材料。最后,我们关于二维铁电材料研究的未来发展方向进行了讨论。     

二维相对论运动等离子体的介电率张量

定义了相对论性运动等离子体的物理模型.利用荷流体的微扰理论，研究了该系统二维扰动现象及背景离子下的束-波互作用问题，导出了该系统的介电率张量.研究表明，相对论运动等离子体系统属复杂的色散荷流体介质并呈复杂的空间电磁不均匀性.数值模拟计算给出了相对论运动等离子体系统的介电率对波频率、电子能量以及空间坐标的响应. 关键词： 等离子体 荷流体 介质 电磁理论     

二维荷电粒子维格纳晶格:边界效应

采用一种非线性的优化方法,研究了处于硬壁限制势下二维带电多粒子系统的基态,分析不同形状边界对系统基态构型的影响.由于圆形边界对称性高,基态结构和抛物限制势下情况相似.在正方形边界下,当系统粒子数N<66时,荷电粒子形成方形晶格;当N≥66时,由于边界影响被削弱,内层粒子形成六角维格纳晶格.进一步分析了椭圆和矩形边界对维格纳晶格的影响.