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澳门理工大学学者研究纳米磁性新发现助力半导体产业发展

澳门理工大学应用科学学院博士王铎研究纳米磁性新发现助力半导体产业发展

由澳门理工大学应用科学学院博士王铎、瑞典乌普萨拉大学、美国内布拉斯加大学卡尼尔分校、山东高等技术研究院,以及东南大学课题组成员组成之研究团队,在纳米磁性领域取得新突破,透过深入研究磁斯格明子的复杂行为,提出一种产生极性斯格明子(polar skyrmion)的机制,研究成果在国际顶尖期刊《自然》(Nature)系列之《npj二维材料与应用》(npj 2D Materials and Applications)上发表,为半导体材料研发提供新的思路和基础,有望打破半导体技术的物理极限,推动电子设备的体积和性能的进化。

半导体是先进科技的基石,科学家用其控制电流的特性,制作出电子零件,广泛应用于电脑、智能手机、智能家电等电子产品,成就现代数码生活。科学家一直致力于探索能制作更微型、更高效能电子元件的材料,并于2009年发现了一种纳米磁结构,称为磁斯格明子,它独特的自旋排列使其具备非平庸的拓扑性(指物件在特定空间内连续变换下维持不变的性质)、稳定性高、能抵抗像热或磁场等外部影响、尺寸小,以及易于通过电流调控,在半导体材料开发应用中展现出巨大潜力。

在磁斯格明子的应用上,仍有难题尚待解决,包括其磁性拓扑特征与电极化之间的关系、极化密度的精确表现等。针对此难题,王铎带领研究团队,对纳米级别的材料—Janus型二维磁体CrInX3(X=Se, Te)展开研究,成功突破研究瓶颈,解释了磁斯格明子形成的微观机制,并发现拥有更高效能的特殊斯格明子—极性斯格明子(polar skyrmion),为研究材料科研领域带来新曙光。

研究成果将显着提高电子元件存储性能,促使电子产品运行速度更快、功耗更低、更省电节能,有提升电脑,甚至有潜力提升未来量子电脑的资料处理速度。研究发现将助力新一代纳米技术和半导体产业发展,在未来电子产品的研发中发挥至关重要的作用。

《npj二维材料与应用》是《自然》系列之合作期刊,属Springer Nature出版社的专业材料学术期刊,全面报告 2D 材料的重大进展,包括基本行为、合成、特性和应用。期刊同时收录于SCIE与Scopus数据库,于SCIE “材料科学:综合”、“纳米科技”、“物理:应用”领域内属Q1分区。

本研究受澳门科学技术发展基金(0062/2023/ITP2)、澳门理工大学科研项目(RP/FCA-03/2023)等资助。相关研究全文://https://www.nature.com/articles/s41699-024-00490-9。

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