近日，化学化工学院马志军副教授、材料科学与工程学院章天金教授研究团队在国际材料类顶级期刊《Advanced Materials》（IF=32.086）上发表论文，题为“A Room-Temperature Ferroelectric Resonant Tunneling Diode”。 湖北大学为第一作者和第一通讯作者单位，马志军副教授、澳大利亚新南威尔士大学张琪博士为共同第一作者，章天金教授和澳大利亚新南威尔士大学Nagarajan Valanoor教授为共同通讯作者。

迄今为止，室温下的共振隧穿及其伴随的负微分电阻（NDR）效应主要集中在硅基或III–V族化合物半导体器件中，而此类传统半导体技术的物理限制难以满足器件更快速度和进一步微型化的需求。复合氧化物丰富的物理性质和超薄外延薄膜技术的进步为开发新型共振隧穿器件提供了可能。本研究工作将铁电性结合到全钙钛矿氧化物量子阱结构中，在室温下观察到了NDR效应并证明此效应来自于共振隧穿。研究表明，器件的平均隧穿寿命为0.47 fs，比传统的半导体量子阱结构小了几个数量级。同时，势垒层强劲的铁电性对共振电压与峰值电流具有明显的调控作用，NRD比达到~10³，电阻OFF/ON比达到2.3×10⁴。结合畴反转动力学实验与理论研究，该工作揭示了铁电性调控共振隧穿与NDR效应的物理机制。这项工作为开发室温铁电基共振隧穿二极管提供了一种可行的策略，以促进氧化物纳米电子学的发展。

据悉，在铁电/多铁材料研究方向，马志军副教授、章天金教授团队近年来在Advanced Science，Applied Physics Review, Applied Physics Letters等国际权威期刊上发表多篇研究成果，获多项国家自然科学基金资助。美国内布拉斯加大学和北京工业大学同时参与了研究。这项工作得到了国家自然科学基金和澳大利亚研究委员会发现项目资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205359。

（审稿：张修华）