分层材料控制其自身的导电性

电子产品的见解

• 威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员发现了一种超导铁电晶体材料，这可能对未来许多不同应用中的电子设备产生重大影响。
• 这一直是学院和大学的主流，因为他们正在寻找可以改进现有技术的元素和材料。其中大部分都是假设的，但它可以为我们今后10年或20年的使用奠定基础。

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威斯康星大学麦迪逊分校的一个工程团队发现了一种具有超导性和铁电性的双层2D晶体材料，这可能对下一代电子产品及其性能产生重大影响。电流可以无限期地存在于超导材料中，这种材料没有电阻。铁电材料具有自发的电极化，在材料上施加电场可以翻转这种极化。通常情况下，这两种独特的性质不能共存:电子配对并使超导排除了任何潜在的极化。

由一个小组合成和测试丹尼尔·罗兹他是一名副教授材料科学与工程在威斯康星大学麦迪逊分校，该材料首次证明了这两种特性同时发生。他和他的同事在2023年1月的杂志上描述了这一进展自然．

2004年，研究人员通过将胶带从石墨上扯下来，合成了第一个二维材料石墨烯，石墨烯是一种最著名的铅笔芯材料。从那时起，研究人员开发了许多其他二维晶体，这些晶体通常排列在单原子厚度的晶格中。这些超薄材料中的许多都具有新的特性，包括超导性或铁电性。

在他的研究中，Rhodes研究了二维超导体二碲化钼(MoTe₂)．在哥伦比亚大学做博士后研究期间，他研究了单层二碲化钼，发现它是一种二维超导体。然而，这一次，当他将两层相互叠加时，他发现双层二碲化钼具有新的性质。“它不仅最终成为二维超导体，而且最终成为铁电的，”他说。“这两种性质在同一基态的单一材料中从未被发现耦合在一起。”

这两个特性也相互作用:铁电性可以是一个“调谐旋钮”来控制超导性或开关它。罗兹说:“我们看到铁电性的行为转化为超导性的行为。”“这是一个全新的概念。”

罗兹说，这种材料的超导性基础似乎也是独一无二的。大多数超导性是在电子与携带能量的粒子(声子)耦合时产生的。这似乎不是双分子层二碲化钼的情况，但该团队正在研究一个假设来完全解释它。“据我们所知，电子和空穴之间一定存在某种配对相互作用，”罗兹说，“这非常非常特别。”

Rhodes和他的团队计划继续研究双层二碲化钼，并希望进一步探索铁电性和超导性之间的相互作用，以及它如何通过各种其他方法发展。罗兹说:“这是我们第一次真正看到铁电性和超导性之间的相互作用。”“我们真的很有兴趣探索由此产生的所有后果。”

-由Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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