北理工課題組實現最小尺寸零維滑移鐵電效應
發布日期：2023-11-01 供稿：物理學院 攝影：物理學院
編輯：王莉蓉 審核：陳珂 閱讀次數：近日，北京理工大學物理學院郭耀課題組在《自然·通訊》發表了題目為《零維范德華界面鐵電效應》的研究論文（論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-41045-8）。該工作打破了傳統鐵電效應的尺寸限制，首次以確切的實驗證據和理論計算證實了極小尺度的零維固態鐵電效應。該研究成果表明范德華界面滑移鐵電效應在未來高密度信息存儲具有重要優勢，對于鐵電存儲器的尺寸縮減具有重要意義。
鐵電效應維度和種類
鐵電效應是一百年前由Joseph Valasek發現的重要物理現象。傳統的鐵電效應受到尺寸效應限制——當鐵電材料的尺寸縮減到一定程度時，退極化場的顯著影響會導致鐵電材料失去極化。這一尺寸效應極大地限制了鐵電材料在高密度存儲器件中的應用。近年來，一種不依賴于離子晶格變化，而由范德華界面滑移產生的鐵電效應引起了廣泛關注。然而，以往滑移鐵電效應的研究主要集中在二維和三維材料體系，滑移鐵電效應的進一步尺寸縮減是整個鐵電效應研究框架的重要拼圖。對此郭耀課題組在原有滑移鐵電效應工作的基礎上，利用納米管構建零維的范德華界面和器件，并觀察到鐵電二極管的阻變和回滯現象。通過進一步的實驗和理論計算驗證，該鐵電二極管的電學行為是由于零維范德華界面的晶格滑移所產生，使得器件能夠產生可用于信息存儲的阻值變化，并可以在幾乎整個可見光波長范圍內產生可編程的光伏響應。
零維滑移鐵電效應的機制驗證和光伏響應
北京理工大學為該工作第一單位，合作單位包括以色列霍隆理工學院Alla Zak課題組和魏茲曼科學研究所Reshef Tenne課題組，該工作亦獲得北京大學的相關支持。該工作由中國國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項、中國博士后科學基金、以色列科學基金方面提供經費資助。北京理工大學碩士研究生牛越和博士后黎磊是論文的共同第一作者。姚裕貴教授為該工作提供了第一性原理計算方面的有力支持。
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