近期一项研究美国科研团队发现，当二氧化钛薄膜厚度缩减至3纳米以下时，可转变为铁电材料，这为研发更高速、低功耗的计算芯片提供了新方向。
铁电材料的核心特征是具备自发极化现象——在特定温度区间内产生可被外电场反转的极化方向，这使其在信息存储、传感器、AI及低功耗芯片等领域潜力巨大。但在超薄尺度下维持稳定的铁电性，并找到能与硅基工艺兼容的材料，一直是半导体微型化的难题。此次，美国科学家证实：厚度低于3纳米的二氧化钛薄膜可呈现铁电特性，其自发极化能通过外电场调控方向，且在薄至约1纳米时仍保持稳定。实验还显示，无论将超薄二氧化钛沉积于晶体、硅或非晶碳薄膜等基底上，其铁电性能均不受影响，表明该材料可与硅基及其他技术体系有效集成。
此外，二氧化钛与现有半导体制造工艺高度适配。利用原子层沉积技术，可在400℃以下的低温环境中生长超薄二氧化钛薄膜，而该技术已广泛应用于先进芯片制造。
研究进一步指出，仅通过减小材料厚度即可根本改变其性能并激发新功能。其他常见介电材料（如二元氧化物或萤石结构氧化物）也可能在原子尺度展现出全新的电子特性。