近日，我校合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心國際功能材料量子設(shè)計(jì)中心曾華凌教授課題組和物理學(xué)院朱文光教授課題組應(yīng)邀在國際著名期刊《Advanced Functional Materials》發(fā)表了題為《Recent Advances in Layered Two-dimensional Ferroelectrics from Material to Device》的綜述文章（Adv. Funct. Mater. 2023, 2304139），探討了近年來二維層狀材料中原子尺度鐵電物性的探索、調(diào)控與應(yīng)用，尤其是在二維原子級厚度極限下實(shí)現(xiàn)面外方向穩(wěn)定室溫鐵電極化的策略和機(jī)制，并系統(tǒng)性地總結(jié)了相關(guān)二維鐵電原型器件在非易失性存儲、非線性神經(jīng)元計(jì)算和光電子學(xué)中的應(yīng)用。
圖1：層狀材料中實(shí)現(xiàn)二維極限鐵電物性及其器件應(yīng)用的策略和途徑
固體中的鐵性序是凝聚態(tài)物理研究長期以來一直關(guān)注的焦點(diǎn)，其中鐵電性得益于其外場可控和非易失等特性，在現(xiàn)代光電子學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。在早期的二維材料物性研究中，受限于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的制約，二維鐵電性-尤其是在技術(shù)應(yīng)用上具有重要價(jià)值的面外方向鐵電性-非常稀有，為該領(lǐng)域近年來的新興研究方向。
曾華凌課題組和朱文光課題組近年來圍繞層狀材料中的二維鐵電物性開展了理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)的研究，取得了系列進(jìn)展。朱文光課題組預(yù)言設(shè)計(jì)了首類以a-In2Se3為代表的具有面內(nèi)與面外電極化相耦合的室溫單層二維鐵電材料（Nat. Commun. 8, 14956（2017），他引700余次），并在曾華凌課題組開展的后續(xù)實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證（Nanoscale 10, 14885（2018），他引100余次；Adv. Funct. Mater.29, 1808606（2019），他引100余次）；此外，曾華凌課題組在少層二維半導(dǎo)體中發(fā)現(xiàn)了由層間滑移誘導(dǎo)的新型室溫鐵電性，揭示了滑移鐵電體系的相變行為（Phys. Rev. Lett. 128, 067601（2022），2022年第6期封面文章），針對二維極限下外電場難以實(shí)現(xiàn)鐵電極化均勻調(diào)控的難題，發(fā)展了二維鐵電體系中撓曲調(diào)控電極化的普適方法（Nano Lett. 22, 3275（2022）），并首次在二維體系中觀察到了鐵電極化增強(qiáng)的體光伏效應(yīng)，演示了有望突破傳統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換效率的新型光電器件（Nat. Commun. 12, 5896（2021））。
該系列研究進(jìn)展受到了國內(nèi)外同行的廣泛認(rèn)可，為發(fā)展面向后摩爾時(shí)代的高密度信息存儲器件提供了前期的先驗(yàn)基礎(chǔ)。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心博士生林深茂、張歌揚(yáng)和賴清琳為本綜述論文的共同第一作者。二維鐵電物性研究系列工作得到了中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃、科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202304139
（合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心、物理學(xué)院、科研部、合肥國家實(shí)驗(yàn)室）
