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중국과학원 허폐이(合肥) 물질과학 연구원 산하 "고체 물리 연구소" 연구팀은 2차원 강유전체 터널링 접점(FTJs) 양자 운송 연구에서 혁신적인 성과를 확보.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 DFT+NEGF 방법을 사용하여 그래핀/In2Se3 반데르발스 이종접합 구조를 보유한 2차원 강유전체 터널링 운송 특징을 분석하였으며, 108%에 달하는 전기 저항 비율을 실현하는데 성공하였음.

강유전체 터널링 접점(FTJs)은 강유전체 재료를 중심 터널 관통 장벽으로 사용하고, 금속 혹은 반도체를 전극으로 사용하기 때문에 비휘발성 메모리 디바이스 분야에 응용할 수 있을 것으로 전망되고 있으며, 이미 관련 실험 연구와 이론 연구를 통해 입증된 삼황임.

연구팀은 2차원 강유전체 재료의 2개 표면에 모두 다른 기능 함수 특징을 보유하고 있는 동시에 반데르발스 수직 이종접합 구조(그래핀/In2Se3)를 보유한 2차원 FTJs를 디자인하였으며, 밀도 범함수 이론과 결합한 동시에 불균형 그린 함수 방법을 이용한 계산을 통해 1×108％에 달하는 거대한 TER 비율을 취득함으로 현재 활용되고 있는 대부분의 3차원 FTJs의 TER 비율을 대폭 초월하는 것으로 나타났음.

연구팀이 개발한 2차원 강유전체 재료, 특히 면(面) 외부 극화 특징을 보유한 강유전체 재료는 2차원 강유전체 터널링 구조를 구축하고, 거대 전기 저항 효과 및 강유전 메모리를 응용하는 분야에서 중요한 잠재력을 보유하고 있음.

본 연구 성과는 “Giant tunneling electroresistance in two-dimensional ferroelectric tunnel junctions with out-of-plane ferroelectric polarization”라는 논문으로 ‘Physical Review B’지에 게재됨.