基于氫化相變調制的可擦寫電路取得重要進展

發布時間:2021-06-24瀏覽次數:101



氧化物相變材料的金屬-絕緣體相變過程包含著電子、自旋、軌道、晶格之間的相互作用和關聯,蘊含著豐富的量子現象,并且在宏觀物性上呈現出奇異的光、電、磁學性質,在特殊光電功能器件方面有著巨大應用前景?;谕捷椛涞?/span>X射線能譜和吸收譜以及衍射技術能夠精確提供化學元素、晶體結構、電子軌道、自旋、磁矩和躍遷能級等豐富的信息,在研究氧化物量子功能材料的微觀結構和電子態等問題上具有獨特的優勢。

依托合肥同步輻射光源,國家同步輻射實驗室/核科學技術學院鄒崇文研究員課題組及其合作者深入研究了以二氧化釩相變材料為代表的量子材料體系,發展了室溫下氫化摻雜的多態相變調制技術(Nature Comm. 9 (2018) 739),實現了突破紅外調制極限的電控智能窗(Science Advances 5 (2019) eaav6815)。與此同時,結合理論計算,創新性提出了電子-質子協同摻雜的新概念和內在機制,并將之作為一種普適的氫化摻雜技術推廣到其他金屬氧化物體系(Angew. Chem. Int. Ed., 58 (2019) 13711;J. Am. Chem. Soc .142 (2020) 4136; Communications Materials, 2(2021)34)。

最近該課題組將這種普適的電子-質子協同摻雜技術應用到氧化鎢電致變色薄膜并實現了可擦寫電路的功能化應用。相關研究結果以“Selective hydrogenation of WO3 for erasable conducting circuit”為題發表于國際應用物理知名期刊 《Journal of Applied Physics》上(J. Appl. Phys. 129 (2021) 235702).該工作被編委會推薦為期刊封面論文,同時并被選為Featured Article,在雜志網站首頁加以介紹。

 圖1.選為Featured文章介紹

氧化鎢材料由于其獨特的電致變色特性一直是功能器件研究的熱點。實驗中課題組研究人員在磁控濺射生長的氧化鎢薄膜上,利用電子束曝光等微納加工技術,結合課題組開發的電子-質子協同摻雜方法,實現了微區選擇性氫化誘導的金屬絕緣相變,并將之應用于可擦寫微納導線和電路,在特殊電路和功能化應用方面有著重要價值。

2. 當期封面

 該項研究得到了國家自然科學基金、中科院青年創新促進會“優秀會員”人才項目以及中國科大專項基金的資助。

 文章全文詳見https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0049980