中新社宁波6月7日电 (林波)中国科研机构7日联合在国际学术期刊《科学》(Science)上发表研究文章,对外宣布联合创制出无疲劳铁电材料,有望实现存储器无限次数擦写。

  题为“Developing fatigue-resistant ferroelectrics using interlayer sliding switching”(利用层间滑移翻转机制开发抗疲劳铁电材料)的研究文章由中国科学院宁波材料技术与工程研究所(以下简称“宁波材料所”)柔性磁电功能材料与器件团队联合电子科技大学、复旦大学相关团队发表。

  据介绍,该研究基于二维滑移铁电机制,创制了一种无疲劳的铁电材料,为解决铁电材料的疲劳问题提供了全新途径。

  铁电材料是一种常见的功能材料,因其晶体中正负电荷中心不重合,产生电偶极矩,从而具有自发电极化的性质,并能够被外场所调控,小到打火机、麦克风、耳机、存储器等,大到驱动器、能量转换器、滤波器、制动器、减震器等都离不开铁电材料,它也是航空动力诊断设备、火星岩石钻孔器等尖端领域必不可少的材料之一。

  “传统铁电材料会产生疲劳,即随着极化翻转次数的增加,铁电材料极化会减小而导致其性能衰减,最终引发器件失效故障。”据该文章共同第一作者、中国科学院宁波材料所柔性磁电功能材料与器件团队副研究员何日介绍,在全球范围内,铁电材料的疲劳失效是各种电子设备出现故障的主要原因之一。

  针对这一问题,何日与团队研究员钟志诚通过理论计算预言了滑移铁电具有抗疲劳特性,并联合电子科技大学、复旦大学相关团队基于滑移铁电机制,制备出了无疲劳的二维层状滑移铁电材料。

  研究发现,在400万次循环电场翻转极化以后,电学曲线测量表明,铁电极化并没有发生任何衰减,抗疲劳性能明显优于传统离子型铁电材料。

  这意味着,以存储器为例,使用传统离子型铁电材料(例如锆钛酸铅PZT)的存储器一般可读写几万次,而使用新型二维层状滑移铁电材料的存储器则无读写次数限制。