KAIST于8日表示，新材料工程系Hong Seung-beom教授团队近日发表一篇综述论文，系统梳理了基于原子力显微镜（AFM）的强铁电研究路径，并提出面向纳米尺度材料分析与调控的整体框架。
据介绍，强铁电材料类似磁性材料具有电偶极矩，具备可反转的电极化特性。利用这一特性，可开发断电后仍能保持信息的存储器，以及高精度传感器等器件。随着半导体器件不断微缩，纳米尺度上的细微物理现象正日益成为决定器件整体性能的关键因素。
在此背景下，研究团队提出，可借助AFM在纳米尺度实现对材料的直接观测与精密调控。AFM通过超精细探针扫描材料表面，能够获取原子级信息；在此基础上，研究团队进一步构建了一个覆盖观测、分析和操控的综合研究体系。
该体系整合了多种AFM衍生表征技术，包括用于测量机电响应的压电响应力显微镜（PFM）、用于分析表面电势状态的Kelvin探针力显微镜（KPFM），以及用于检测局部电流传输特性的导电原子力显微镜（C-AFM）等。通过这些方法，可更系统地把握材料的结构特征与电荷分布状态。
论文指出，AFM的作用已不再局限于“观察”。研究人员还可在纳米尺度的局部区域直接施加电刺激或压力，以改变并调控材料性质，使AFM逐步从表征工具延伸为可服务于目标导向型材料设计与实验的平台。
研究还强调，AFM正被用于验证并改进下一代半导体材料性能，其中包括二硫化钼（MoS2）等二维过渡金属硫族化合物，以及超薄氧化铪锆（HfZrO2）等材料。
在后续技术方向上，团队提出将高速原子力显微镜（高速AFM）与人工智能（AI）结合，以更快速地理解复杂纳米结构，并提升新材料设计效率。
Hong Seung-beom表示，这项研究表明，AFM正从单纯的观测设备发展为新材料设计与精密调控的重要工具；与AI结合的相关分析技术，未来有望在下一代半导体和能源材料领域发挥重要作用。
该研究成果已发表于英国皇家化学会旗下国际学术期刊《Journal of Materials Chemistry C》，并入选期刊封面论文。
Jin-ho Lee
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