從中科院合肥研究院獲悉，該院強(qiáng)磁場(chǎng)中心盛志高研究團(tuán)隊(duì)與中科院物理所、中科院寧波材料所科研人員合作，發(fā)明了一種新型電子元器件——“極化二極管”，可能成為未來(lái)電子器件的基礎(chǔ)元件。研究成果日前發(fā)表在《ACS應(yīng)用材料與界面》上。
從遷移的角度來(lái)說(shuō)，電子可以分成兩類(lèi)：巡游電子和局域電子。對(duì)于以巡游電子為載體的電子元器件，電場(chǎng)作用下的電流與電壓關(guān)系有兩種。第一種是具有對(duì)稱(chēng)關(guān)系的電阻元件；第二種是具有非對(duì)稱(chēng)性關(guān)系的電流二極管。電流二極管被廣泛應(yīng)用于存儲(chǔ)、計(jì)算、通信、顯示等領(lǐng)域，已經(jīng)成為現(xiàn)代電子學(xué)中最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)元器件。而對(duì)于以局域電子為載體的電子元器件來(lái)說(shuō)，情況略有不同。具有對(duì)稱(chēng)性電極化與電壓關(guān)系的電容等元器件早已被發(fā)明。而對(duì)于具有非對(duì)稱(chēng)性關(guān)系(極化整流效應(yīng))的電子元器件至今未見(jiàn)報(bào)道。因此，如果能尋找到一種非對(duì)稱(chēng)關(guān)系，形成電極化的整流效應(yīng)，則可以制成極化二極管，將在整流器、儲(chǔ)存器及計(jì)算等領(lǐng)域有著非常重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)電疲勞的方法在介電材料鈦酸鍶中引入適量的氧空位。這些氧空位與其周?chē)碾娮咏M成“極化子”，這些“極化子”在電場(chǎng)作用下可以形成電極化。然后，通過(guò)制備金屬鈦與疲勞鈦酸鍶組成的異質(zhì)結(jié)，構(gòu)建出具有整流效應(yīng)的元器件。借助強(qiáng)磁場(chǎng)中心穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置(SHMFF)超導(dǎo)磁體下超快光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)該元器件進(jìn)行了細(xì)致研究。研究發(fā)現(xiàn)在對(duì)該元器件施加負(fù)電場(chǎng)時(shí)，界面形成了一個(gè)非常弱的極化；對(duì)該元器件施加正電場(chǎng)時(shí)，界面形成了一個(gè)非常強(qiáng)的極化。這一非對(duì)稱(chēng)性關(guān)系表明該器件具有極化整流效應(yīng)，是一種極化二極管，可能成為未來(lái)電子器件的基礎(chǔ)元件。據(jù)悉，上述研究成果已申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利。
