科学家们近日在铁电材料的研究领域取得了重大突破，宾夕法尼亚州立大学的研究团队成功发现了一种新型方法，能够将原本不具备铁电性质的材料，通过与非铁电材料的分层堆叠，诱导出铁电特性。这一创新现象被命名为“邻近铁电”。
这项技术的诞生，为制造铁电材料开辟了全新的路径，无需改变材料的化学成分，即可保持其原有特性，同时有望深刻影响数据存储、无线通信以及下一代电子设备的进步。传统的铁电材料因其独特的极化特性而备受瞩目，它们能够在外部电流的作用下逆转电荷极化，并在撤销电流后保持这一状态，直至再次受到能量干扰，这一特性使其成为数据存储和无线通信领域的宝贵资源。
宾夕法尼亚州立大学的研究人员通过简单的物理堆叠，实现了非铁电材料向铁电材料的转变。研究团队的主要负责人Jon-Paul Maria教授表示：“我们的研究表明，即使材料本身不具备铁电性，只要将其与铁电材料堆叠在一起，就能诱导出铁电特性。这是一种接触效应，我们称之为邻近铁电。”
近年来，科学家们已经开发出了一系列具有优异性能的铁电材料，包括氮化铁电材料和氧化铁电材料，这些材料不仅性能相似，而且结构和制备过程更为简单，易于集成到主流半导体中，如硅，从而极大地提高了技术的应用潜力。此次的研究工作正是建立在这些发现的基础上，展示了无需化学修饰即可制造类似铁电材料的新方法。
Paul Maria教授指出：“学界近年来对两个新兴的铁电体家族充满期待，它们有望对电子设备的未来发展产生深远影响。而我们的工作则是这一过程中的又一步进展。经过一百年的研究，我们再次对铁电性的未知领域感到惊讶。”他进一步提到，之前团队开发的一种铁电材料虽然性能诱人，但需要在氧化锌中添加镁，以牺牲部分性能为代价，如散热能力和光传输距离。而现在，通过邻近铁电性，他们只需将纯氧化锌与铁电材料堆叠，即可实现铁电特性。
在研究中，科学家们发现，铁电层在堆叠中仅占总体积的3%，而其余部分则是性能最理想的材料。铁电层或开关层可以位于堆叠的顶部、底部或作为孤立的内层。研究团队在氧化物、氮化物和氮氧化物组合系统中观察到了邻近铁电性，这表明存在一种普遍机制，这项技术可能为铁电性工程和材料发现提供新的途径。
Paul Maria教授认为，这项技术只是冰山一角，未来的研究将探索更多可能的成分组合。这项技术对于开发下一代电子光学应用具有重要意义。在计算机领域，寻找减少能源消耗的方法是一大挑战，而使用光代替电子进行处理器间的通信是一个潜在的选择。Paul Maria教授表示：“我们的发现可能为这一领域提供新的候选材料，或者意味着其他已知材料只需通过邻近效应即可解锁其铁电开关等令人兴奋的功能特性。”
