近期，中科院合肥研究院强磁场中心盛志高研究团队与中科院物理所、中科院宁波材料所科研人员合作，发明了一种新型电子元器件——“极化二极管”，可能成为未来电子器件的基础元件。相关研究成果以“Polar Rectification Effect in Electro-Fatigued SrTiO₃-Based Junctions”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。 

　　从迁移的角度来说，电子可以分成两类：巡游电子和局域电子。对于以巡游电子为载体的电子元器件，电场作用下的电流(J)与电压(V)关系有两种。第一种是具有对称 J-V 关系的电阻元件；第二种是具有非对称性 J-V 关系（整流效应）的电流二极管（如图a和b所示）。电流二极管被广泛应用于存储、计算、通信、显示等领域，已经成为现代电子学中最为关键的基础元器件。而对于以局域电子为载体的电子元器件来说，情况略有不同。具有对称性电极化(P)与电压(V)关系的电容等元器件早已被发明（图c）。而对于具有非对称性 P-V 关系（极化整流效应）的电子元器件至今未见报道。因此，如果能寻找到一种非对称 P-V 关系，形成电极化的整流效应，则可以制成极化二极管，将在整流器、储存器及计算等领域有着非常重要的潜在应用价值。 

　　研究团队通过电疲劳的方法在介电材料钛酸锶（SrTiO₃）中引入适量的氧空位。这些氧空位与其周围的电子组成“极化子”，这些“极化子”在电场作用下可以形成电极化（P）。然后，通过制备金属钛与疲劳钛酸锶组成的异质结，构建出具有整流效应的元器件。借助强磁场中心稳态强磁场实验装置(SHMFF)超导磁体下超快光学测试系统，对该元器件进行了细致研究。研究发现在对该元器件施加负电场（-V）时，界面形成了一个非常弱的极化P；对该元器件施加正电场（+V）时，界面形成了一个非常强的极化P。这一非对称性P-V 关系表明该器件具有极化整流效应，是一种极化二极管，可能成为未来电子器件的基础元件。 

　　上述研究成果已申请发明专利；该工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金，中科院前沿科学重点研究项目、强磁场安徽省实验室方向基金的支持。 

　　 原文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.0c08418。