來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

記者25日從北京郵電大學(xué)獲悉，該校物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院吳真平教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合香港理工大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)等單位，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了主流寬禁帶半導(dǎo)體氧化鎵的室溫本征鐵電性，這標(biāo)志著我國(guó)科研人員在寬禁帶半導(dǎo)體鐵電性研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》期刊上。

半導(dǎo)體、集成電路和芯片是極其重要的信息技術(shù)基礎(chǔ)。氧化鎵作為新一代超寬禁帶半導(dǎo)體的“明星材料”，憑借其超寬禁帶和優(yōu)異的抗擊穿特性，在高功率電子器件與日盲探測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

然而，要讓其具備類(lèi)似“U盤(pán)”一樣的記憶存儲(chǔ)功能（即鐵電性），是一個(gè)科學(xué)難題。這是因?yàn)閷捊麕О雽?dǎo)體為了保證電學(xué)穩(wěn)定性，通常依賴(lài)于“剛性”的晶體結(jié)構(gòu)，而鐵電材料為了實(shí)現(xiàn)極化翻轉(zhuǎn)即存儲(chǔ)信息，則需要原子具備“柔性”的位移能力。這種結(jié)構(gòu)上的天然矛盾，使得寬禁帶特性與鐵電性往往被認(rèn)為難以兼得，也成為制約多功能電子系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。

面對(duì)這一挑戰(zhàn)，北京郵電大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用工業(yè)兼容的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）技術(shù)，成功制備了純相外延氧化鎵薄膜，并提供了其室溫本征鐵電性的確鑿證據(jù)——研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)精密的實(shí)驗(yàn)表征，觀(guān)測(cè)到了穩(wěn)定的鐵電翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，測(cè)得器件具有優(yōu)異的開(kāi)關(guān)比和循環(huán)耐久性?？偟膩?lái)說(shuō)，上述發(fā)現(xiàn)證實(shí)了在不破壞化學(xué)鍵的前提下，寬禁帶半導(dǎo)體依然可以通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)相變實(shí)現(xiàn)鐵電功能。

據(jù)了解，該研究成果展現(xiàn)了寬禁帶半導(dǎo)體特性與鐵電性可以在單一材料中和諧共存，為解決長(zhǎng)期以來(lái)的學(xué)術(shù)爭(zhēng)議提供了明確的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。此外，該研究進(jìn)展也為未來(lái)的半導(dǎo)體技術(shù)開(kāi)辟了新路徑，即利用單一材料平臺(tái)（氧化鎵），可同時(shí)滿(mǎn)足高功率、高耐壓以及非易失性存儲(chǔ)的需求。這為構(gòu)建高功率和極端環(huán)境下信息器件的多功能集成提供了全新的材料基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)思路。