伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格兰杰工程学院的材料科学家报告称，团队首次在二维材料体系中通过界面工程人工生成高导电性的铁电带电畴壁。该研究由材料科学与工程副教授 Arend van der Zande 与研究生 Shahriar Muhammad Nahid（现为斯坦福大学博士后）牵头完成，成果发表于《Advanced Materials》。

二维材料因可在分子尺度构建新型存储与分子电子架构而受到关注。与许多需要逐层自然生长的材料不同，二维材料可通过堆叠方式组合成不同结构，为器件设计提供更高的结构自由度。

研究聚焦于一种新兴二维材料——硒化铟（α-In2Se3）。该材料为层状半导体，同时具备铁电性，即具有自发且可切换的电极化特征。van der Zande 与材料科学与工程教授 Pinshane Huang 团队此前在使用电子显微镜研究二维铁电材料时，观察到带电畴壁会在天然晶体中自发出现。带电畴壁是材料内部电性相反区域之间的界面，因其不稳定性与可重构性而被认为具有研究价值，这一发现促使团队尝试在二维材料中“从零开始”构建可控的带电畴壁。

在具体实现上，Nahid 将两层极薄的硒化铟晶体层进行精确堆叠，并使两层的极化方向相反。当两层在共享界面处相连时，相反极性导致界面出现大量电荷积累，进而吸引自由电子在界面聚集，使该界面转变为高导电通道。研究团队表示，这一受控且易于访问的导电通道电阻较以往结构低了几个数量级，可在室温下工作，并可通过调节态密度作为晶体管使用。

研究人员认为，该方法为类脑器件与可重构电子学提供了新的材料与结构路径。团队指出，相较于一些受限于导电性不足或控制能力较弱的体系，二维铁电材料中的带电畴壁可同时实现较高导电性与较强可控性。van der Zande 团队目前正推进记忆晶体管（memtransistors）的实现，并评估其作为类脑计算元件的性能，同时也在探索在其他极化不匹配体系中构建带电畴壁的可能性。

van der Zande 表示，团队的工作在铁电材料中开辟了新的界面类别，并正在尝试整合不同组合的铁电材料，包括在不同极化强度材料之间进行堆叠，以及在保持一层极化不变的情况下切换另一层极化，以实现对导电通道导通与绝缘状态的非易失性开关，并探索多状态切换在存储方向的潜在用途。