2016年11月15日

交大博士生研究躍登《Nature Communications》

 數位網路記陳漢墀新北報導/2016,11,15 

以細膩特質處理研究細節

交通大學研究成果再次躍上頂級國際期刊!材料所博士生謝孆慧與指導教授朱英豪的研究成果「Permanent Ferroelectric Retention of BiFeO3 Mesocrystal」,透過雷射分子束磊晶技術設計成長新穎的介晶體結構,輔以壓電力顯微鏡分析,使鐵電材料自發極化記憶態的永續維持成為可能。這項研究大幅突破現有鐵電材料系統限制,十月刊登於《Nature Communications》期刊。

鐵電材料為具有自發極化效應的材料體系,利用鐵電材料的自發極化特性加入電場控制時,不同的極化方向可對應到記憶體中的「01位元」,此特性在關掉外加電場時也不會立即消失,加上反轉速度快的優勢,使鐵電記憶體躋身下一代新穎記憶體的候選人行列。

然而,鐵電材料製成的非揮發性記憶體元件往往隨著時間變化打亂極化場,損失記憶資訊的可靠度。經過兩年觀察,團隊找到解決鐵電保留時間問題的方法,利用相對較硬的基材材料透過磊晶應力包圍鐵酸鉍介晶體,達到抑制自發性極化隨靜置環境翻轉,使鐵電極化態永久性保留的目標得以實現。實驗中成功將鐵酸鉍極化保留時間從200小時延長至20個月仍未消失,大幅地突破目前所有鐵電材料系統的相關限制,加強鐵電材料在未來的應用性與可靠度;此一延長存取保留資料的特性,也為記憶體開發提供一項新材料。

此研究從第一作者、通訊作者到研究課題設定與進行都由交大團隊主導,展現交大培育的學生與研究團隊,足與世界頂尖學府及研究團隊比肩。其中第一作者謝孆慧為交大培育之優秀研究員,朱英豪教授表示,謝孆慧同學自大學專題就在他的實驗室學習,並一路攻讀至博士班;她細膩刻苦的實驗態度,是這項研究成功的最大關鍵,需要細心地分析鐵電自發極化方向隨著時間的細微改變,在材料成長領域難度極高。

曾在德國交換學生的謝孆慧表示,相較之下台灣資源較少,但朱英豪教授幹勁十足,對數據品質非常要求,即使要承受更大壓力,她仍決定留在交大攻讀博士。謝孆慧說,反覆觀察鐵酸鉍20個月,要時時比對數據變化,需要極大耐心;也要習慣長時間一個人面對機台,她曾經在實驗室一待就是24小時,笑言「做研究需要耐心也需要體力」,抱持著想把事做好的決心,一路支撐到現在。經歷過低潮的她曾質疑過這題目是否有價值,獲得《Nature Communications》刊登無疑是最大的肯定。

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