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計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邀在國際著(zhù)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(lái)二維層狀材料中原子尺度鐵電物性的探索、調控與應用，尤其是在二維原子級厚度極限下實(shí)現面外方向穩定室溫鐵電極化的策略和機制，并系統性地總結了相關(guān)二維鐵電原型器件在非易失性存儲、非線(xiàn)性神經(jīng)元計算和光電子學(xué)中的應用。
圖1：層狀材料中實(shí)現二維極限鐵電物性及其器件應用的策略和途徑
固體中的鐵性序是凝聚態(tài)物理研究長(cháng)期以來(lái)一直關(guān)注的焦點(diǎn)，其中鐵電性得益于其外場(chǎng)可控和非易失等特性，在現代光電子學(xué)中有著(zhù)廣泛的應用。在早期的二維材料物性研究中，受限于結構穩定性的制約，二維鐵電性-尤其是在技術(shù)應用上具有重要價(jià)值的面外方向鐵電性-非常稀有，為該領(lǐng)域近年來(lái)的新興研究方向。
曾華凌課題組和朱文光課題組近年來(lái)圍繞層狀材料中的二維鐵電物性開(kāi)展了理論結合實(shí)驗的研究，取得了系列進(jìn)展。朱文光課題組預言設計了首類(lèi)以a-In2Se3為代表的具有面內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(kāi)展的后續實(shí)驗中得到驗證（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體中發(fā)現了由層間滑移誘導的新型室溫鐵電性，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(chǎng)難以實(shí)現鐵電極化均勻調控的難題，發(fā)展了二維鐵電體系中撓曲調控電極化的普適方法（Nano Lett. 22, 3275（2022）），并首次在二維體系中觀(guān)察到了鐵電極化增強的體光伏效應，演示了有望突破傳統光電轉換效率的新型光電器件（Nat. Commun. 12, 5896（2021））。
該系列研究進(jìn)展受到了國內外同行的廣泛認可，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基礎。
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、張歌揚和賴(lài)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)院穩定支持基礎研究領(lǐng)域青年團隊計劃、科技創(chuàng )新2030重大項目、科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專(zhuān)項資金的支持。
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)驗室）
