二維材料被廣泛應用於計算機記憶體等電子元件，不同的二維材料通過范德瓦爾斯（van der Waals，vdW）作用堆疊成層後，更有機會合組成具備新特性的異質雙層，適應更多用途。香港理工大學（理大）研究人員提出為特定的vdW異質雙層建立數據庫，以篩選出具發展潛力的材料，有望為未來納米電子學、光子學和自旋電子學發展帶來啟示及深遠影響。研究項目獲2024/25年度國家自然科學基金委員會及研究資助局「合作研究重點項目計劃」支持。

研究項目「極化范德瓦爾斯異質結數據庫︰從理論預測到材料實現和物性表徵」由理大應用物理學系納米材料講座教授兼系主任劉樹平帶領，共獲約355萬港元的資助金額，為期48個月。該研究與中國人民大學物理系講座教授季威合作進行。

二維vdW異質雙層材料的不同組成單層均擁有豐富且獨特的物理及化學特性，蘊涵龐大科研潛力，有助科學家探索新穎物理發現和設計新一代電子設備。劉教授及團隊在早前的研究中，通過化學氣相沉積（chemical vapor deposition）策略將二硫化鉬（MoS2）和二硫化鎢（WS2）合組成無扭曲、完美相稱且晶體可外延生長的異質雙層，並展示了超乎預期的壓電性和平面外鐵電效應。此項成果激發了使用化學氣相沉積策略探索新型異質雙層材料的研究興趣，並推動團隊建立vdW異質雙層材料庫。

長遠而言，開發多功能的二維極化電子物料，對拓展下一代低耗能、高密度記憶體和集成電路至為關鍵，但目前對vdW異質雙層的探索仍需要依賴反覆試驗。獲資助項目旨在開發一個模擬模型，從大量的二維vdW材料中加速篩選出具前景的極化異質雙層，供進一步實驗評估。研究團隊其後並會強化模型，進行更精確的預測，以發挖出更多具有多功能特性的二維材料，並提供充實的數據庫。

劉樹平表示：「我們預期vdW異質雙層材料能夠解決目前二維鐵電材料的可擴展性和表現問題，而這個項目的研究結果有望為構建高密度且節能的下一代非揮發性記憶體和內存記憶計算裝置提供新見解。」

項目冀整合出適用於高密度非揮發性記憶體的vdW異質雙層材料，促進學術界關注及探究vdW異質雙層的鐵電性，並推動新興記憶體的商業實踐。

頂圖：由理大應用物理學系納米材料講座教授兼系主任劉樹平帶領的研究，獲得國家自然科學基金委及研資局合作研究重點項目計劃2024/25支持。 理大供圖