台灣跨校研究團隊突破性開發二維鐵電材料 研究成果登上國際頂尖期刊

國家同步輻射研究中心日前宣布，由國輻中心、國立成功大學與淡江大學組成的跨校研究團隊，在國科會與教育部的支持下，成功開發出全球首創的二維鐵電材料，相關研究成果已於4月16日發表在國際頂尖期刊「先進材料」(AdvancedMaterials)上。這項突破性研究成功在石墨烯上堆疊出具有鐵電性的超薄六方氮化硼(h-BN)薄膜，並證實其能穩定地切換電極極性。鐵電性就像材料內部具有一個可自由切換的電極性開關，能精確控制電流流向，特別適合應用於記憶體、感測器及低功耗運算裝置。傳統鐵電材料因厚度較大而難以微型化，而此次研究團隊將鐵電性實現於僅原子層級厚度的二維材料h-BN上，突破了長期存在的技術瓶頸。成功大學吳忠霖教授團隊採用「電漿輔助分子束磊晶技術」，在碳化矽晶片上先成長高品質單晶石墨烯，再精準堆疊h-BN，通過介面自然形成的摩爾紋誘導出可透過電場切換的極化結構。國輻中心研究員鄭澄懋表示，團隊利用台灣光源進行角解析光電子能譜量測，清楚觀測到不同層數h-BN與石墨烯異質結構的能帶變化，而淡江大學薛宏中教授團隊的理論計算則進一步驗證了非對稱鐵電堆疊結構的存在。成功大學陳宜君教授證實，這種超薄h-BN薄膜不僅能穩定控制極性，在極簡的元件架構下也能展現清晰的鐵電記憶特性，可望應用於超高速、低功耗的複雜矩陣—向量運算，成為次世代記憶體及AI晶片的重要基礎。由於h-BN與其他二維材料如石墨烯、二硫化鉬等具高度結構相容性，未來可透過堆疊式異質結構晶片的設計，為台灣半導體及光電產業帶來重大技術革新，也為台灣在全球高度競爭的二維材料領域寫下嶄新的里程碑。