二维铁电材料In2Se3的研究进展

近年来，二维材料以其丰富的物性吸引着众多科研工作者的兴趣铁电性是指材料内部自发且可以通过外加电场进行调控的电极化的一种物理特性，在众多实际应用中发挥着不可替代的重要作用然而，在二维材料体系中，垂直于二维面的面外极化铁电性相对来说鲜有发现该文着重介绍近年来所发现的一类同时具有面内和面外极化且相互耦合的二维铁电材料In2Se3的研究进展，包括最初的理论预言，随后的实验验证，及近期在其器件应用方面的探索     

二维铁电材料的研究进展

铁电材料是一类具有优异的铁电、压电及热释电等性能的功能材料,有着很高的研究价值.随着科学技术的发展,对器件尺寸、功耗提出了更高的要求,微型化、集成化成为目前铁电材料的一大发展趋势.传统铁电材料由于尺寸效应、表面效应等因素制约了其在纳米尺度下的应用,如何解决这一问题成为当下的研究热点之一,其中寻找具有铁电性的二维材料是可能的解决方案.该文综述了近年来研究者们关于二维铁电材料的探索,介绍了二维铁电材料的独特优势,解释了二维材料铁电性的来源以及调控,最后对该领域今后的发展提出了展望.     

Mg掺杂Ga_(0.6)Fe_(1.4)O_3薄膜的制备及其多铁性能表征

GaFeO_3(GFO)是一种同时具有室温铁电和低温亚铁磁性的单相多铁材料,且其磁性转变温度可以通过调节Fe元素含量提高至室温,具有广阔的应用前景.研究发现,室温下Ga_(0.6)Fe_(1.4)O_3薄膜具有铁电性和弱磁性,但是由于薄膜的漏电流较大,制约了其实际应用.采用溶胶-凝胶法结合旋涂工艺成功制备了Mg掺杂的Ga_(0.6)Fe_(1.4)O_3薄膜,薄膜厚度约为100 nm,并对Ga_(0.6)Mg_xFe_(1.4-x)O_3(GMFO)薄膜的铁电性尤其是漏电性能进行了表征.研究结果表明:Mg离子掺杂的薄膜样品在室温下表现出铁电性,当x=0.05时,薄膜具有相对而言优良的铁电性能,矫顽电场强度(E_c)为25 kV/cm,剩余极化强度(P_r)为4.89μC/cm~2;适量Mg离子的掺杂可以使薄膜的漏电流密度降低2个数量级,x=0.05时,对应薄膜的漏电流最小,漏电流密度在10~(-1)～10~(-5) A/cm~2范围内.随着Mg离子掺杂含量的继续增加,薄膜的漏电流密度逐渐变大.压电力显微技术(PFM)测试结果表明,GMFO薄膜的力电耦合主要来自于薄膜的线性压电信号.GMFO薄膜具有室温弱磁性,当x=0.05时,薄膜具有最大的剩余磁化强度为9.8 emu/cm~3.该实验结果对于提高GFO多铁材料的性能,从而实现纳米器件的应用具有重要的指导意义.     

金属掺杂诱发二维过渡金属卤化物的多铁性

二维过渡金属卤化物（如CrI3）以其独特的电子结构和磁性等性质，受到了越来越多的关注本征的二维过渡金属卤化物通常具有高对称性的结构（如D3d对称性），导致铁电性质的缺失为了在过渡金属卤化物中诱导多铁性，该文采用密度泛函理论系统地研究了金属原子Li或Al掺杂对二维过渡金属三卤化物RhX3、IrX3（X=Cl、Br）材料结构稳定性、电子性质以及铁磁铁电性质的影响计算结果表明，Li或Al掺杂会引起体系的Jahn Teller畸变，降低体系的结构对称性，从而产生面内的极化同时，金属掺杂引入的电子局域在过渡金属的d轨道上，形成局域磁矩，使得体系同时具有了铁电性和磁性这一发现为实现二维的铁磁铁电性材料提供了新的研究思路，将对自旋电子学的研究发展产生重要意义     

芳香膦氧类材料在有机电致发光器件中的应用

芳香膦氧基团具有吸电子诱导效应、打断共轭效应、大位阻效应以及多取代位点等特性,在调节分子的光电特性,尤其是选择性优化某一性质,具有独特的优势。因此,芳香膦氧基团非常适于构建综合性能优异的光电功能材料,进而组装高效的有机电致发光器件。近年来,芳香膦氧类材料的合成及应用已经成为有机电致发光领域研究的热点之一,展现出良好的理论研究和商业应用价值。本文综述了近年来芳香膦氧类材料在有机电致发光二极管中的应用研究进展,从该类材料的分子结构设计、热力学性质、光物理性质以及器件性能等方面进行归纳总结,为今后该领域的研究提供借鉴和参考。     

金属有机物分解法制备HfO2 ZrO2纳米多层薄膜及其铁电性能研究

HfO2基铁电薄膜是一种环境友好型的铁电材料，具有尺寸可缩放性、与CMOS兼容性好等多方面优势，有望代替传统钙钛矿结构材料成为铁电存储器件的主要组成材料之一近年来，已有相关研究表明Zr掺杂的HfO2基薄膜具有良好的铁电性然而，针对其复合多层结构的铁电薄膜却鲜有报道为此，该研究利用金属有机物分解法制备了HfO2和ZrO2层交替生长的HfO2 ZrO2纳米多层薄膜，对薄膜的物相、表面形貌和铁电性能进行了相应的表征和分析，研究了退火工艺对薄膜铁电性能的影响结果表明，随着纳米层数的增加，HfO2 ZrO2薄膜的结晶性得到改善，且薄膜表面致密度增加，表面较为平整，晶粒有所细化在400 ℃、1 min的退火条件下，HfO2/ZrO2纳米多层薄膜具有明显的铁电性，电流翻转峰明显，剩余极化强度高达16 μC/cm2，纳米多层薄膜具有最小的漏电流密度以及良好的耐疲劳性能     

二维Bi_2Se_3薄膜的制备及光电性能研究

二维材料由于其优异的电学和光学性能使其在光电器件领域得到了广泛关注.Bi_2Se_3是一种基于强自旋轨道耦合作用形成的拓扑绝缘体,具有高热电系数,一个相互交错的Dirac表面态,且只存在一个Dirac点,是一种理想的拓扑绝缘体材料,有潜力成为室温低能耗的自旋电子器件.该文使用气相沉积法分别在SiO_2/Si基底和柔性PI基底上生长出了连续、高质量的Bi_2Se_3薄膜,在此基础上构建了Bi_2Se_3光电探测器,测试结果表明Bi_2Se_3薄膜材料具有优越的宽波段光谱响应性能,并在柔性PI基底上表现出优异的抗疲劳性能,在新一代柔性光电器件领域有着非常大的应用潜力.     

液相剥离二维TiS2及其光电化学光探测性能研究

由于独特的结构、优异的光电性能等多种优点,二维(2 D)材料在新型光探测器的应用方面受到了广泛的关注.该文采用超声辅助液相剥离方法成功制备了二维二硫化钛(TiS2)纳米片,并且对其形貌和微观结构进行了表征.将二维TiS2纳米片作为光阳极,构建了光电化学型(PEC)光电探测原型器件;研究发现其零偏压下的光电流密度可达42...     

科技资讯

<正>液体形式存在的压电材料首现美国密歇根州立大学化学家首次在液体中观察到了压电效应。研究团队指出，液体压电材料比固体压电材料更环保，有望在多个领域“大显身手”。相关研究刊发于2023年第11期《物理化学快报》杂志。到目前为止，所有压电材料都是固体。这种材料之所以被称为压电材料，是因为它们具有正常情况下保持电荷，在承受压力时释放电荷的特性。这些固体压电材料目前被广泛用于声呐设备、吉他拾音器和手机扬声器等产品中。在最新研究中，密歇根州立大学化学家伊克巴勒·侯赛因等人发现了迄今第一种在室温下以液体形式存在的压电材料。     

二维层状In_2Se_3铁电材料的光敏传感性能研究

α-In_2Se_3是一种同时具有稳定面内和面外极化的窄禁带二维铁电材料,探究其铁电极化与光电导性能关联对促进其光敏传感器的应用具有重要意义.该文采用微机械剥离法获得了平面尺寸在50μm以上的α-In_2Se_3纳米片,利用原子力显微镜研究了其自发极化特性.制备了Pt/α-In_2Se_3/Pt光敏器件单元,研究了明暗条件下Pt/α-In_2Se_3/Pt器件单元I-V特性以及高压极化对光敏性能的影响.结果表明:二维层状α-In_2Se_3具有较好的光敏性能,且高压极化将大幅优化器件的光敏特性.高压极化使器件的响应时间明显缩短, 1 V电压明暗条件开关比提高至10~3以上.可见,铁电极化对于α-In_2Se_3纳米片的光电导效应具有重要影响,高压极化操作能够有效地提高其光敏性能.     

几种薄膜太阳电池开发的现状及进展

本文综述了α-Si、Cu In Se_2/CdS、CdS/CdTe和T_iO_2/Se等薄膜电池的研制现状及进展,并讨论了其发展前景。     

带有旋转的压电半导体层状结构中的广义Love波

研究了半空间上带有旋转压电半导体覆盖层状结构中的广义Love波．以弹性半空间材料为基底，带有厚度为h的压电半导体覆盖层．基于压电半导体材料的本构方程以及考虑旋转效应的控制方程，结合边界条件以及广义Love波函数的试探解，推导出考虑旋转效应的压电半导体层状结构中广义Love波的波速方程，从而为压电半导体材料在工程中的应用提供理论基础．     

二维铁电材料的理论研究进展

对铁电材料的性质和应用的研究已成为材料科学和凝聚态物理领域热门的研究课题之一搜寻和设计结构稳定性好、居里温度高的二维铁电材料可以克服传统钙钛矿型铁电材料在尺度降低时电极化退化的缺点，有利于在技术上实现铁电元器件的小型化、集成化由于实验上制备出来的二维铁电材料比较少，本文重点介绍以第一性原理计算方法为主要手段在二维铁电材料方面取得的最新理论研究成果首先介绍近年来预测的面内极化型和垂直极化型的二维本征铁电材料然后介绍理论上提出的在二维材料中引入铁电性或者增强铁电稳定性的各种方法，包括表面吸附、插层原子、外加应变、电场和选择合适的衬底等最后对二维铁电材料理论研究中存在的问题和未来的研究方向进行讨论     

N型赝三元冷压烧结热电材料的制备及其性能研究

本文以熔炼-区熔法生长的N型赝三元取向晶体Bi2Te3-Sb2Te3-Sb2Se3为原料,采用冷压烧结法制备了粉末烧结材料．探索了不同实验条件对材料热电性能的影响．在保证了材料具有实用的热电性能的情况下,提高了材料的机械性能,从根本上克服了材料加工过程中的劈裂现象．     

LiNbO3晶体掺杂改性的研究

介绍了多种掺杂LiNbO3晶体的实验研究.用提拉法生长了掺杂LiNbO3晶体,测定了压电性能和非线性光学性能,并测定了某些杂质在LiNbO3晶体中的分凝系数和在表面浓集情况.结果表明,向LiNbO3晶体中掺入Cr,可一定程度地改善其压电性能;掺入Eu、Ce可较大程度地改善其非线性光学性能;Er在Er:LiNbO3晶体表面严重富集.这对进一步开展掺杂LiNbO3晶体的应用研究具有重要意义.     

无催化脉冲激光沉积方法制备氧化锌纳米棒阵列

近年来,半导体纳米结构因其在先进器件等方面存在广阔的应用前景,而成为国内外纳米领域人们关注的又一热点.其中,ZnO纳米阵列结构被认为是其中最具有应用前景之一.ZnO是一种宽禁带直接带隙Ⅱ-Ⅳ族半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV,具有较大的激子束缚能(60meV),它具有良好的压电性和生物适合性,可用于机电耦合传感器和生物医药领域.而且,制备ZnO纳米结构的技术较多,如化学气相沉积(CVD)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、热蒸发、分子束外延(MBE)、脉冲激光沉积(PLD)等.     

LiNbO3晶体掺杂改性的研究

介绍了多种掺杂LiNbO3晶体的实验研究.用提拉法生长了掺杂LiNbO3晶体,测定了压电性能和非线性光学性能,并测定了某些杂质在LiNbO3晶体中的分凝系数和在表面浓集情况.结果表明,向LiNbO3晶体中掺入Cr,可一定程度地改善其压电性能;掺入Eu、Ce可较大程度地改善其非线性光学性能;Er在ErLiNbO3晶体表面严重富集.这对进一步开展掺杂LiNbO3晶体的应用研究具有重要意义.     

压电智能悬臂梁的主动振动控制

以悬臂梁振动系统为研究对象，利用压电材料的正、逆压电效应，分析了压电片和悬臂梁之间的相互耦合关系，建立了压电悬臂梁的动力学模型和基于闭环控制系统的状态方程．在此基础上，研究了反馈控制增益、压电片位置及压电片长度对柔性梁振动控制性能的影响．根据计算获得了反馈控制增益、压电片位置、压电片长度与振动能量、控制能量的关系曲线．为压电智能悬臂梁的振动控制设计提供了依据．     

2D In_2Se_3面内外极化强度及弹性性能的第一性原理研究

α-In_2Se_3是一种典型的铁电材料,同时具有面内和面外方向的自发极化,可应用于发展通用的二维数据存储技术.该文利用第一性原理计算方法对单胞α-In_2Se_3进行了电学性质、弹性性能、面内面外极化强度的研究,发现在不同拉压应变下,面外的极化强度比面内变化更明显,极化向上的晶体结构面内刚度大于极化向下的,y方向的泊松比均大于x方向的.     

Ce掺杂HfO_2薄膜的化学溶液法制备及其铁电性能研究

氧化铪基薄膜与金属氧化物半导体(CMOS)工艺高度兼容,具有良好的可微缩性和保持性能,其铁电性的发现引起了科学家们的广泛关注.该文通过化学溶液法在铂(Pt)衬底上制备5 mol%和10 mol%的铈掺杂氧化铪基(Ce:HfO_2)薄膜,并在不同的退火温度条件下对薄膜进行处理.分别利用电滞回线,掠入射X射线衍射(GIXRD)对薄膜的铁电性能和结构进行了测试和表征.研究发现:5 mol%的铈掺杂氧化铪薄膜具有铁电性,铈掺杂在氧化铪中诱导了铁电正交相;10 mol%的铈掺杂氧化铪薄膜则表现出了反铁电性,最大剩余极化(P_r)为21.02μC/cm~2.实验结果表明,通过调控掺杂浓度,铈元素能诱导出氧化铪薄膜中的铁电相.