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Magnetic Field-induced Polar Order in Monolayer Molybdenum Disulfide Transistors, Advanced Materials 36,52(2024)
磁場誘導單層二硫化鉬電晶體中的極化序
Duxing Hao, Wen-Hao Chang, Yu-Chen Chang, Wei-Tung Liu, Sheng-Zhu Ho, Chen-Hsuan Lu, Tilo H. Yang, Naoya Kawakami, Yi-Chun Chen, Ming-Hao Liu, Chun-Liang Lin*, Ting-Hua Lu*, Yann-Wen Lan*, and Nai-Chang Yeh*
2025/01/21
此研究發現，在低溫20K環境下，施加磁場可以破壞單層二硫化鉬的能谷簡併，進而觸發晶格在實空間中的位移，產生顯著的電極化現象。這項研究專注於單層半導體材料，由於其具備強自旋軌道耦合與缺乏鏡像對稱性，使得電子谷效應成為重要特徵。研究團隊透過設計特殊的場效電晶體結構，並在超低溫和高磁場環境下，發現了巨大的電滯現象，表現出類似鐵電材料的「蝴蝶型滯後」曲線。這項技術突破解決了傳統鐵電材料在縮小至奈米尺度後無法保持電極化的難題，成功實現僅0.65奈米厚的量子記憶材料。研究進一步揭示，磁場誘發的非對稱晶格膨脹，破壞了單層二硫化鉬的鏡像對稱性，導致類鐵電極性有序的產生。這一現象不僅提供了全新方法來操控單層材料的物理特性，也開啟了其在極低溫非揮發性記憶體、超靈敏磁場感測器與奈米電子器件等技術應用上的無限可能性。此現象也可能適用於其他單層過渡金屬二硫化物，透過基板的應力工程設計實現類似的極性效應。該成果展現了創新材料科學與先進奈米技術的結合，未來有望對電子與光電產業產生深遠影響。