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老葡京赌场ag001,合肥研究院在二维铁电隧道结研究方面取得进展

2020-01-08 17:11:54来源:德晋赌厅

老葡京赌场ag001,合肥研究院在二维铁电隧道结研究方面取得进展

老葡京赌场ag001,最近,中国科学院合肥材料科学研究所固体物理研究所研究员郑小红在二维铁电隧道结的量子输运研究方面取得了新的进展。密度泛函理论+非平衡格林函数方法计算了石墨烯/bip范德华异质结构二维铁电隧道结的输运性质,电阻比达到623%。相关结果以“实现大功率”的标题发表在纳米尺度上。

铁电隧道结由于其电阻效应在非易失性存储器中具有重要的应用潜力。目前,研究最多的三维铁电隧道结采用金属或半导体作为端电极,钙钛矿结构的铁电层作为中心散射区。在这种类型的隧道结中,铁电层不能做得太薄,这是由于两端电极和中心区域之间的界面处的电荷积累引起的去极化效应,这导致三维铁电隧道结难以满足器件尺寸最小化的要求。二维材料只有原子层厚度,使用二维铁电材料构建铁电隧道结将大大减小铁电隧道结存储器的尺寸,从而引起广泛关注。理论家预测了大量的二维铁电材料,如第四主族硫化物(sns,snse)、黑色磷样结构(bip)和由第五主族元素组成的甲硅烷基样结构(sbn),甚至实验制备了在垂直平面极化的二维铁电材料in2se3。然而,需要进一步研究二维铁电隧道结的电阻效应是否优于三维铁电隧道结。

为此,郑小红的研究小组利用第一性原理密度泛函理论和非平衡格林函数方法计算了二维范德华异质结构(石墨烯/bip)的二维铁电隧道结的输运性质。结果表明,通过在左电极的石墨烯层中掺杂硼原子,在右电极的石墨层中掺杂氮原子,可以获得623%的电阻率,达到三维铁电隧道结的电阻率。根据以前的研究工作,三维铁电隧道结的电阻率约为300%-800%。分析表明,所获得的高电阻率来自左电极和右电极的显著不同的屏蔽效应以及铁电反转前后隧道势垒高度的显著变化。结果表明,二维铁电材料在构建二维铁电隧道结、实现巨电阻效应和铁电存储方面具有重要的应用潜力。

这项工作由国家自然科学基金资助,所有计算均在中国科学院超级计算中心合肥分中心完成。

图1是二维石墨烯/bip铁电隧道结的示意图。(a) bip是左极化的;(b) bip是右极化的。左/右电极是b/n掺杂石墨烯/bip范德华垂直异质结构,中间传输通道是单层二维铁电bip。(c)和(d)分别是左电极(L)和右电极(R)的超单电池俯视图。

图2。(bip在两个偏振方向上的透射函数;ter比率和能量之间的关系;钾空间费米能级透射函数的分布;(d)散射状态在两个偏振方向上分布(e=0,k=0)。

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