据中国科学院半导体所官网报道,中国科学院半导体研究所骆军委研究员团队联合宁波东方理工大学魏苏淮教授、剑桥大学John Robertson教授,通过揭示岩盐矿结构(rs)BeO反常地同时拥有超高介电常数和超宽带隙的起源,创新性地提出通过拉升原子键降低化学键强度实现光学声子软化的新理论,并提出该新方法可以免于困扰传统铁电材料的界面退极化效应,成功解释了硅基外延HfO2和ZrO2薄膜在厚度降低到2-3nm时才出现铁电性的“逆尺寸效应”。该纯理论的研究成果于2024年10月30日以“降低原子化学键强度引起免于退极化效应的光学声子软化(Softening of the optical phonon by reduced interatomic bonding strength?without depolarization)”为题,发表在《自然》杂志(Nature)。由于该光学声子模软化驱动的铁电相变不依赖传统铁电相变所需的强库仑作用,因此可以有效避免界面退极化效应。
光学声子模软化是凝聚态物理中的高k介电材料、铁电材料、相变材料、热电材料和多铁材料的关键因素。该研究成果不仅为通过离子半径差异、应变、掺杂和晶格畸变等手段实现薄膜铁电相变提供了统一的理论框架,还为设计晶体管高k介电层和发展兼容CMOS工艺的超高密度铁电、相变存储等新原理器件提供了新思路。