近日，我校合肥微尺度物質科學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院朱文光教授課題組應邀在國際著名期刊《Advanced Functional Materials》發表了題為《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、調控與應用，尤其是在二維原子級厚度極限下實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二維鐵電原型器件在非易失性存儲、非線性神經元計算和光電子學中的應用。
圖1：層狀材料中實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物理研究長期以來一直關注的焦點，其中鐵電性得益于其外場可控和非易失等特性，在現代光電子學中有著廣泛的應用。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-尤其是在技術應用上具有重要價值的面外方向鐵電性-非常稀有，為該領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合實驗的研究，取得了系列進展。朱文光課題組預言設計了首類以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展的后續實驗中得到驗證（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難以實現鐵電極化均勻調控的難題，發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））。
該系列研究進展受到了國內外同行的廣泛認可，為發展面向后摩爾時代的高密度信息存儲器件提供了前期的先驗基礎。
中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心博士生林深茂、張歌揚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院穩定支持基礎研究領域青年團隊計劃、科技創新2030重大項目、科技部重點研發計劃、國家自然科學基金和中央高?；究蒲袠I務費專項資金的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202304139
（合肥微尺度物質科學國家研究中心、物理學院、科研部、合肥國家實驗室）
