ナノスケール材料：超潤滑ファンデルワールス空洞アレイによる多形スイッチング
Nature 638, 8050 doi: 10.1038/s41586-024-08380-2
電界効果デバイスの性能を拡大させることは、現在のテクノロジーの核心にある、成長し続けるチップ産業の基本的に重要な課題である。純粋な電子分布ではなく、原子の動きを制御する不揮発性マルチフェロイック・トランジスターが大いに望まれている。最近、ハニカム構造ファンデルワールス（vdW）多形の整合積層構成において、互いに逆に分極したドメイン間の境界ストリップを摺動させることにより、構造転移の電界効果制御が達成された。しかし、この強誘電ヒステリシス応答は、比較的大きいミクロンスケールのドメイン間にあらかじめ存在する転位ストリップに依存しており、実用的な実装を厳しく制限していた。今回我々は、超潤滑vdWアレイに埋め込まれたナノメートルスケールの島構造における、単一ドメイン多形のロバストな電気的スイッチングについて報告する。我々は、薄層スペーサーをエッチングして空洞を形成し、次いでこれを機能性フレークで封止した。格子不整合スペーサーの上下にあるこれらのフレークは、各空洞の所でたるんだり接触したりして、整合し準安定な多形構成の島構造を形成した。我々は、こうした多形の分極を画像化することによって、境界ストリップの核生成と消滅、そして形状適応的な強誘電ヒステリシスループを観測した。さらに我々は、機械的応力を用いて、境界ストリップの位置を制御し、限界ねじれ角度を変更して、極性ドメインのパターンを核生成した。この多形の超潤滑アレイ（SLAP：super-lubricant arrays of polytype）の概念は、島構造やアレイのサイズ、形状、対称性を設計することによる、弾性結合ニューロモルフィックメモリーセルや不揮発性マルチフェロイックトンネリングトランジスターなどの「スライドトロニクス（slidetronics）」デバイスへの応用とプログラム可能な応答性を示唆している。
