台師大與加州理工學院攜手 將為量子計算領域帶來突破

國立台灣師範大學物理系與美國加州理工學院合作的最新研究，發現在極低溫下，磁場誘發單層二硫化鉬（MoS₂）電晶體中產生的極性有序現象。這一突破將為二維材料與電子科技發展帶來革命性改變，研究發現的新型記憶材料可以進一步縮小尺寸，提升儲存容量和運算速度，為量子計算領域帶來突破。

台師大物理系教授陸亭樺、藍彥文、博士後研究員張文豪與台師大玉山學者、加州理工學院教授葉乃裳、博士生郝篤行的攜手合作下，研究成果已於2024年12月底正式發表於國際知名學術期刊「Advanced Materials」。這項研究的重點在於單層半導體材料，特別是具備強自旋軌道耦合與缺乏鏡像對稱性的結構，研究團隊發現，在20K低溫環境下，當施加磁場時，能夠破壞單層二硫化鉬（MoS₂）的能谷簡併，並引發晶格在實空間中的位移，產生明顯的電極化現象。

研究團隊設計特殊的場效電晶體結構，並在超低溫和高磁場環境下，發現了巨大的電滯現象，表現出類似鐵電材料的「蝴蝶型滯後」曲線。這項技術突破解決了傳統鐵電材料在縮小至奈米尺度後無法保持電極化的難題，成功實現僅0.65奈米厚的量子記憶材料，具有非揮發性記憶特性，能在極低溫下穩定運作。

研究進一步揭示，磁場誘發的非對稱晶格膨脹，破壞了單層二硫化鉬的鏡像對稱性，導致類鐵電極性有序的產生。這一現象不僅提供了全新方法來操控單層材料的物理特性，也開啟了其在極低溫非揮發性記憶體、超靈敏磁場感測器與奈米電子元件等技術應用上的無限可能性。

該材料具有巨大的應用潛力，隨著科技進步，這種新型記憶材料可以進一步縮小尺寸，提升儲存容量和運算速度，為量子計算領域帶來突破。此外，這項技術還具有在極端環境下運行的潛力，特別是在超靈敏磁場感測器和奈米電子元件等領域，將成為未來高精度感測技術的理想候選材料。

研究團隊指出，此現象也可能適用於其他單層過渡金屬二硫化物，透過基板的應力工程設計，實現類似的極性效應。該成果展現了創新材料科學與先進奈米技術的結合，未來有望對電子與光電產業產生深遠影響。