臺大團隊突破傳統框架：成就一億次高循環穩定的二氧化鋯反鐵電技術

螢石結構「二氧化鋯 (ZrO₂)」一直被視為極具潛力的反鐵電材料，但傳統理論認為其反鐵電性主要源自於不可逆的晶相轉變，並伴隨著體積變化與晶格應變，隨之降低其在電場驅動下的穩定性與耐受度。由臺大材料系教授謝宗霖領導的跨校研究團隊，成功挑戰這項存在已久的理論框架。團隊透過精準的「原子層沉積(ALD)」技術與界面工程設計，成功地將奈米級ZrO₂薄膜穩定在體積幾乎不變、可於非極性結構與極性結構間來回循環的特定晶相。在這種狀態下，當施加循環電場時，二氧化鋯內部的氧原子只要進行微小的位移即可完成結構來回轉換，大幅降低了薄膜的晶格應變與結構疲勞，同時具備顯著的反鐵電特徵。

研究團隊利用高階電子顯微鏡技術，即時觀測在電場施加下奈米級ZrO₂薄膜的結構變化。受惠於近等體積、可逆的「非極性-極性」結構轉變機制，ZrO₂薄膜在經歷「一億次」的電場循環後，仍展現出極其穩定的反鐵電行為。這項成果於2026年發表於國際頂尖期刊《Materials Today》，不僅重新定義了學界對奈米級螢石氧化物反鐵電行為的認知，更可直接助力於高效閘極材料、高密度記憶體及微型儲能系統的開發。在國科會與台積電的共同支持下，這項來自臺灣的技術突破，將為下一世代電子元件提供極具競爭力的材料方案。

此研究主要由臺大材料系博士班學生謝欣妤執行，跨校合作由臺灣大學材料系、陽明交通大學電物系與中山大學物理系等單位共同參與。

研究成果全文：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2026.103257