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物理系鄭弘泰教授氧化物界面一維電子線研究獲刊NatureCommunications刊登【2014.11.10秘書處】

 本校物理系教授鄭弘泰發現新穎氧化物界面一維電子線,此研究領先全球,為氧化物界面物理研究領域中一維電子學開啟新的研究方向。研究指出,未來的氧化物電子器件(device)設計,必須盡力避免錯合差排的形成的關鍵,堪稱重大突破,獲NatureCommunications刊登。

鄭弘泰表示,二十世紀最成功也最廣為人知的科技成就中,半導體界面物理學當屬其一。2002年,在半導體界面物理學出現將近六十年後,科學家們意外地發現了氧化物界面也可以出現二維電荷,開啓一個新穎的凝態科學領域--「氧化物界面物理學」。

十多年來,氧化物界面物理學與半導體界面物理學間的諸多異同之處,逐漸被掌握。對比於成熟的半導體電子(semiconductorelectronics),氧化物電子(oxideelectronics)近年來一躍成為凝態科學的核心問題,科學家致力於了解、掌控應力、晶體缺陷對氧化物界面二維電荷的影響。

鄭弘泰教授經由相關總體能量理論計算,發現差排應力場所扮演的電荷蓄積(charge-reservoir)角色,並釐清其物理機制為在應力場內,其晶格變形與錳3d電子軌道間交互作用,而產生對電荷蓄積之容忍度上升效應,此效應更進一步造成一維電子分布較二維電子分布能量更低。這種差排應力場導致的二維至一維電子凝聚現象(electroniccondensation),不僅是全球首次發現,更開啟了氧化物界面物理研究領域中一維電子學的研究新方向,堪稱重大突破,更指出未來的氧化物電子器件(device)設計必須盡力避免錯合差排的形成。

鄭弘泰表示,此研究結合臺大凝態中心林昭吟研究員團隊製備氧化物薄膜,與朱明文副研究員團隊進行量測,才獲得此突破性發現。

而此突破性研究完全是MIT,為國內研究團隊通力合作的成果,能夠在這競爭激烈的氧化物界面物理學領域達成突破並獲國際重視,實為難能可貴。詳細研究成果已發表於NatureCommunications之全文(標題:CondensationofTwo-DimensionalOxide-InterfacialChargesintoOne-DimensionalElectronChainsbytheMisfit-DislocationStrainField)。

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