超高κ介电晶体

铁电转顺电

通过阳离子替代把二维铁电体转变成无迟滞的顺电相，同时保留超高介电常数，为二维电子器件提供原子级平整的高κ电介质。

Yan, Jianmin Ming · Guo, Jianmiao · Zhihang, Xu · Wan, Tianqing · Li, Jie · Zhang, Biao · 王聪 · Zhu, Ye · Chai, Yang

National Science Review 2026

参数信息

介电常数

108

漏电流

1e-12 A

击穿场强

2.6 MV/cm

工作电压

0.5 V

开关比

1e8

亚阈值摆幅

62 mV/dec

技术优势

无迟滞

阳离子替代破坏长程偶极有序，使材料在室温下表现为顺电相，自发极化消失，从根本上消除剩余极化和迟滞，适合数字电子器件。

介电常数创纪录

Cu₀.₈Ag₀.₂InP₂S₆ 的介电常数约为 108，在范德华层状电介质中最高，可在保持低漏电的同时提供更强的栅控能力。

超低漏电

漏电流仅约 10⁻¹² A，击穿场强约 2.6 MV/cm，可作为可靠的栅介质。

原子级平整

厘米级单晶可剥离成原子级平整的纳米片，与 MoS₂ 形成无陷阱的范德华界面，避免界面散射，提升器件性能。

应用场景

• 二维晶体管：用作二维晶体管的高κ栅介质，实现低电压、高开关比运行，替代传统氧化物介质。
• 低功耗电子器件：凭借超高介电常数和低漏电，在 0.5 V 下驱动晶体管，降低器件功耗。
• 柔性二维电子：作为可剥离的层状电介质，与柔性基底兼容，用于柔性电子器件的介电层。
• 高灵敏传感器：由于与 MoS₂ 形成无陷阱界面，减少噪声，提升传感器灵敏度。