ทีมวิจัยจากไต้หวันพัฒนา "วัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริก 2 มิติ" เป็นครั้งแรกของโลก

  ศูนย์วิจัยรังสีซินโครตรอนแห่งชาติไต้หวัน (National Synchrotron Radiation Research Center - NSRRC) ชี้ว่า ภายใต้การสนับสนุนของกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไต้หวัน (National Science and Technology Council : NSTC) และกระทรวงศึกษาธิการ ทีมวิจัยที่ประกอบด้วย NSRRC, มหาวิทยาลัยแห่งชาติเฉิงกง (NCKU) และมหาวิทยาลัยตั้นเจียง( Tamkang) ได้บุกเบิกการพัฒนา "วัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริก 2 มิติ" เป็นครั้งแรกของโลก และเผยแพร่ผลงานวิจัยสำคัญนี้ในวารสารระดับโลก Advanced Materials เมื่อวันที่ 16 เมษายนที่ผ่านมา

   NSRRC ระบุว่า ทีมวิจัยสามารถวางซ้อนแผ่นฟิล์ม หกเหลี่ยมโบรอนไนไตรด์ (h-BN) ที่บางเฉียบและมีคุณสมบัติเฟอร์โรอิเล็กทริก ลงบนกราฟีนได้สำเร็จเป็นครั้งแรก และยังยืนยันได้ว่าวัสดุดังกล่าวสามารถเปลี่ยนแปลงขั้วไฟฟ้าได้อย่างเสถียร นับเป็นการเปิดประตูสู่การพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็กลงและประสิทธิภาพสูงขึ้น และยังถือเป็นก้าวสำคัญของไต้หวันในสนามการแข่งขันระดับโลกของวัสดุ 2 มิติ

   NSRRC แถลงว่า เฟอร์โรอิเล็กทริก (ferroelectricity) หมายถึงคุณสมบัติที่วัสดุสามารถมีขั้วไฟฟ้าที่เปลี่ยนทิศทางได้ราวกับสวิตช์ในตัววัสดุ สามารถควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าได้อย่างแม่นยำ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในหน่วยความจำ เซ็นเซอร์ และอุปกรณ์ประมวลผลพลังงานต่ำ

   NSRRC ระบุว่า วัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริกแบบดั้งเดิมมักมีความหนา ทำให้ยากต่อการย่อขนาดให้เล็กลง แต่การศึกษาครั้งนี้สามารถสร้างเฟอร์โรอิเล็กทริกในวัสดุ h-BN ที่มีความหนาระดับอะตอมได้สำเร็จ ทั้งที่ผลึกของ h-BN จะมีโครงสร้างสมมาตรตามธรรมชาติ ซึ่งโดยปกติแล้วไม่เอื้อต่อการเกิดเฟอร์โรอิเล็กทริกก็ตาม

   ศ. เฉินอี๋จวิน(陳宜君) แห่งมหาวิทยาลัยแห่งชาติเฉิงกง ยังได้พิสูจน์ว่า ฟิล์ม h-BN ที่บางเฉียบนี้ไม่เพียงควบคุมขั้วไฟฟ้าได้อย่างเสถียร แต่ยังแสดงคุณสมบัติการจดจำแบบเฟอร์โรอิเล็กทริก (ferroelectric memory) ได้อย่างชัดเจน แม้ใช้องค์ประกอบวงจรที่เรียบง่าย จึงมีศักยภาพในการใช้งานในระบบคำนวณเวกเตอร์-แมทริกซ์ความเร็วสูงและพลังงานต่ำ ซึ่งเป็นหัวใจของหน่วยความจำรุ่นถัดไปและชิปปัญญาประดิษฐ์ (AI chip)

   NSRRC ยังกล่าวเสริมว่า เนื่องจาก h-BN มีความเข้ากันได้ทางโครงสร้างสูงกับวัสดุสองมิติอื่น ๆ เช่น กราฟีน และโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ (MoS₂) จึงสามารถออกแบบชิปแบบโครงสร้างซ้อน (stacked heterostructure) ได้ในอนาคต ซึ่งจะช่วยผลักดันนวัตกรรมเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์ของไต้หวันให้ก้าวไกลยิ่งขึ้น