12月2日，浙江大学集成电路学院前沿所赵昱达研究员和复旦大学车仁超教授、中国人民大学季威教授等组成研究团队，研究二维范德华铁电半导体-in₂se₃肖特基结器件的奇异电学输运行为和工作机理，并在《nature communications》发文。祝贺赵昱达研究员团队，也期待浙江大学集成电路学院有更多优秀科研成果涌现！
01研究内容
近日，浙江大学集成电路学院前沿所赵昱达研究员联合复旦大学车仁超教授、中国人民大学季威教E 9 v授等组成研究团队，研究了二维范德华铁电半导体-In₂Se₃肖特基结器件的奇异电学输运行为和工作机理，重点揭示了层间堆叠方式b = f与铁电畴壁形态、铁电翻转行为、相变路径等性质的依赖关系，为通过层间堆叠工程调控铁电畴壁类型、演化动力学行为和信息功能器件构筑提供了新策略。相关结果于 2024年12月: _ f @ + Q w2日以 “Stacking selected polarization switching and phase transition in vdW ferroelectric -In₂Se₃ junction devices” 为题发表在Nature Communications 15, 10481 (2024)上。
浙江大学集成电路学院前沿所博士生张天E ^ [ $ | V : F娇和复旦大学博士生吴雨旸、中国人民大学博士生郭的坪为论文的共同第一作者。浙江大学集成电路学院赵昱达研究员、复旦大学车仁超教授、中国人民大学季威教授为该论文的共同通讯作者。该工作的器件U K m s k g部分由浙江大学集成电路学院张天娇和赵昱达研究员完成，第一性原理计算和电镜表征由合作单位完成，并得到了国家自然科学基I R i 1 0金、科技部、教育部等项目的支持。
02课题亮点
该项工作展示了2H和3R两种堆叠方式对-In₂Se₃铁电半导体肖特基结器件(FSMJ)的电学输运影响，深入探索了其层间堆叠依赖的铁电回滞现象。研究发现2H 堆叠的-In₂Se₃ FSMJ器件的回滞窗口小于3R堆叠器件，结合透射电镜和第一性原理计算研究了-In₂Se₃铁电畴壁类型和演化动力学行为（图1），证明了3R堆叠的-In₂8 : & * W CSe₃具有面外畴壁，有利于极化切换，导致极化强度高；而2H堆叠的-In₂Se₃中具有面内畴壁，极化切换困难，导致Ia y Pn₂Se₃和底部金属界面的极化切换不完全。
进一步，器件在高电场下表现出铁电退化行为，观测到2H堆叠器件; @ m b | . b会不可逆地跳变到低阻态；] * i @ P %而3R堆叠器件会先由模拟态转变为数字态，进而跳变为不可逆的低阻态/ Y & * s I c & h。结合透射电镜和第一性原理计算结果，证明0 & b 4 U l了在高电场下= E h s f { D2H -In₂Se₃在热力学因素主导下经历了层内断键和层间成键等复杂过程进行了到相变，导致器件切换到低阻态；而3R堆叠的-In₂Se₃在热力学和动力学因素共同作用下，通过层P z i J v L j / \内原子滑动实现相变（图2）。这些结果说明了器件在高电场下的输运特性转变由相变过程决定，与In₂Se₃堆叠结构有关。
图1 堆叠结构对In₂Se₃铁电半导体肖特基结器件回滞窗口的影响
图2 在高电场下不同堆叠方式的铁电-顺电相变行
03课题背景
铁电畴壁是分离铁电材料中不同电极化取向的功能界面。在二维层状铁电薄膜中，这些` % |畴壁的取向可以垂直（面外畴壁）或平行（面内畴壁S m b 7 6 l \）于薄膜表面。在电场作\ q # Q T D用下，带电的p w S H _畴壁显示出较g } ; B 7高的空间迁移率，展示了动态创建、移动和擦除畴壁的潜力。尽管对铁电器件的性能调节和功能设计至关重要，精确控制铁电畴壁的类型% u 2和运动行为、揭示这些畴壁性质调控的原子尺度机制，仍然面临诸多挑战。二维-In₂Se₃是一种独特的范德华铁电半导体，在非易失性存储器等中~ = Z有应用t q Q | B潜力，且In₂Se₃至少具有两种堆叠类型（2H和3R）和三种相结构（，和’），表现出多态性，目前尚不清楚堆叠构型和相结构如何b | =影响畴壁结构和运动，从而影响相应器件的电阻开关特性。
研究团队简介= i Z ] Y @ l
赵昱达 浙江大学集成电路学院百人计划研究员、博士生导师，前沿所副所长
博士毕业于香港理工大学，之后在香港理工大学和r M J | 4 R q : &法3 } i国斯特拉斯堡大学从事博士后研究工作。入选欧盟“玛丽居里学者”，中国科协青年人才托举工程，省海外引才计划。目前承担国自然重大项目子课题，国自然G W , Z h H K V-香F E Z I \ m港合作研究重点项目，国自然青年科学基金项目，科技部重点研发计划等。已发表论文50余篇，其中作为第A V Q v G 7 ~ v J一/通讯作者在Nature Communications、 Chemical Reviews、Advanced Mate7 z 7 0 E Mrials等期刊发表27篇论文。主要研究方向是：基于二维材料的后摩尔时代新型半导体器件，包括逻辑器件、类视觉感存算一体器件、智能感知系统等。
张天娇 浙江大( P q g 0 , Y学集成电路学院 2021级直博生
导师为赵昱达研究员，研究方向为二维材料异质结器件及其逻辑与神经拟态应用。博士期f r P 8间发表论文1p ^ C _1篇，其中以第一作者身份在Nature Communi\ E | \ i @cations、Materials&Design等期刊发表论文3篇。
以上就是浙江大学团队解锁铁电器件奥秘：刊C s D 3 ) Q !登在《Nature Communications》的详细内容！
原创文章，作者:【好易之】如转载请注明出处：https://www.zhengjiaxi.com/zxwd/itzx/120915.html
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