刘锴团队在全固态铁电梯度掺杂可重构器件方面取得新进展
近日，清华大学新型陶瓷材料全国重点实验室刘锴教授团队提出了一种全固态铁电梯度掺杂（Ferroelectric-Graded-Doping, FeGD）策略，将铁电层P（VDF-TrFE）与二维双极性半导体MoTe2沟道结合，利用有效栅压调节铁电极化的梯度分布，在简单的单栅极器件结构中实现了非易失存储、人工突触和存内逻辑等12种可重构功能，为后摩尔时代高集成、多功能、低复杂度可重构电子器件提供了新的实现路径。随着集成电路特征尺寸的持续微缩，传统...陶瓷国重压电材料研究团队合作在铌酸盐压电陶瓷烧结机理研究方面取得新进展
压电陶瓷广泛应用于传感器、驱动器、能量收集器件、超声器件等领域。其中，铌酸钾钠（KNN）基无铅压电陶瓷因兼具优异性能与环保特性，被认为是替代传统铅基材料的重要体系。然而，由于钾（K）和钠（Na）在钙钛矿A位随机占位，使其在理论计算与机理研究中存在较大复杂性。相比之下，铌酸钾（KN）体系仅含单一A位离子，同时保留了与KNN相近的铁电相变行为与电学响应，是研究铌酸盐压电机理的理想模型体系。但长期以来，KN陶瓷存在...李千团队合作揭示铁电拓扑畴结构的毫米波介电可调功能
毫米波通信、雷达感知及6G技术的快速发展，对30-300GHz频段的高性能介电可调材料提出了迫切需求。然而，常规铁电材料的介电可调性多在微波频段表现良好，进入毫米波频段后显著下降，成为制约器件集成与性能提升的瓶颈。近年来，PbTiO3/SrTiO3铁电超晶格中涌现的极性涡旋、斯格明子、偶极子波等拓扑畴结构，因其独特的极化构型和电场耦合性质而备受关注，但相关研究主要集中在低频或太赫兹、光学频段，尚未涉及毫米波频段。近日...实验室李千、电子系孙长征团队合作在薄膜钛酸钡电光调制器领域取得新进展
人工智能技术的发展对算力提出巨大需求，随着晶体管微缩接近物理极限，集成光子器件成为数据通信与计算技术的重要发展方向。电光调制器是实现电光信息转换的关键器件，目前主要基于硅光、磷化铟、铌酸锂等材料平台，但这些材料的电光效应较弱，难以同时满足低驱动电压和高集成密度的发展目标。钛酸钡（BaTiO3）因卓越的电光响应被认为是最具潜力的集成光子材料之一，但其外延生长面临挑战：采用低折射率衬底有利于增强光场束缚...汪长安课题组合作在氮化硅基多孔陶瓷材料研究领域取得新进展
多孔陶瓷材料因其丰富孔道结构在环境、能源和航空航天等领域具有广泛的应用前景。然而在高温烧结过程中，气孔结构易塌陷产生不均匀收缩，导致结构力学与功能特性难以兼顾。现有研究策略多局限于固相烧结系统（氧化物体系），对于以氮化硅为代表的液相烧结非氧化物体系仍面临微结构、力学强度与功能特性难以协同优化的问题。针对这一挑战，近期清华大学新型陶瓷材料全国重点实验室汪长安教授课题组基于多孔陶瓷材料的长期研究成...马静课题组合作在外延萤石结构反铁电研究领域取得新进展
具有萤石结构的氧化物（如 ZrO2、HfO2）因其独特的极化特性和良好的CMOS工艺兼容性，在电子材料领域受到广泛关注。它们除具有稳定且无尺寸限制的铁电性外，反铁电性的研究也迅速发展。尤其是固溶体HfxZr1-xO2（HZO）反铁电材料，因其较低的能垒、更快的开关速度及更优的疲劳特性，有望应用于反铁电存储器、负电容晶体管及高能量密度储能器件中。萤石体系的反铁电性通常被认为来源于电场诱导的四方相（P4₂/nmc）与铁电正交相（P...林红团队合作在钙钛矿太阳能电池研究领域取得新进展
金属卤化物钙钛矿因其出色的光电性能、溶液法加工特性和优异的机械柔韧性，已成为柔性可穿戴光伏领域中最具发展前景的材料体系之一。然而，常用的柔性聚合物透明导电基板存在表面粗糙度大、溶液浸润性差、热传导速率慢等问题，导致高沸点溶剂二甲基亚砜（DMSO）易残留于钙钛矿层与下方传输层之间的埋底界面处，进而引发界面孔洞、结晶无序以及残余应力积累等问题，严重限制了柔性器件的光电转换效率与机械弯折稳定性。因此，解...李千课题组合作在拓扑铁电材料超快动力学研究领域取得突破
利用太赫兹脉冲对材料中的极化偶极子进行超快相干调控，发现其中的隐藏相，进而挖掘潜在的高速光电器件应用功能，近年来成为量子材料研究领域的前沿之一。然而，传统方法通常依赖于材料中与太赫兹脉冲频率谐振的软声子模式，因而其应用往往局限于铁电相变温度（居里温度）附近，极大地限制了工作温区。与传统铁电材料不同，在PbTiO3/SrTiO3超晶格中发现的极性斯格明子等拓扑结构，因其本身存在亚太赫兹频段的集体动力学模式，为...李敬锋课题组合作在无铅压电薄膜材料研究领域取得新进展
压电材料具有力电转换功能，在传感器和驱动器中具有广泛的应用。随着微机电系统（MEMS）技术的快速发展，高性能压电薄膜材料受到广泛关注。然而，薄膜材料的性能仍显著低于块体材料，且其性能提升进展缓慢。为了满足更广泛的应用需求，特别是应变线性度高、频率和温度稳定性好的高性能压电薄膜材料是近年来铁电压电材料研究领域的前沿之一。近期，清华大学新型陶瓷材料全国重点实验室李敬锋教授课题组基于无铅压电陶瓷的长期研...林红团队合作在钙钛矿太阳能电池研究领域取得新进展
金属卤化物钙钛矿因其优异的光电性能和溶液法加工特性，已成为光伏领域中最具发展前景的材料体系之一。然而，在钙钛矿太阳能电池（PSCs）的制备过程中，常用溶剂二甲基亚砜（DMSO）易残留于钙钛矿层与传输层之间的埋底界面处，进而引发界面孔洞、结晶无序以及残余应力积累等问题，严重限制了器件的最终光电转换效率与长期运行稳定性。尽管传统界面修饰策略（如自组装单分子层）可在一定程度上改善界面性质，但由于其作用机制相...
