Revealing Atomic-Scale Switching Pathways in van der Waals Ferroelectrics
本研究结合原位电偏置原子成像与第一性原理计算，揭示了SnSe中从反铁电到铁电的90度和180度切换路径共存，并伴随层间滑动与压缩应变，为二维铁电器件设计奠定基础。
2025-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependent in-plane polarization and structural phase transition in van der Waals Ferroelectric CuInP2S6
范德华（vdW）层状材料具有比层内结合更弱的层间结合，因此沿堆叠方向的剥离使得能够实现具有新兴物理性质和功能的单层或少层vdW材料。近年来，由于其在高密度存储器件中的潜在应用，vdW材料的铁电性引起了人们的新兴趣。随着厚度的减小，表面能、退极化场和界面化学键之间的竞争可能导致铁电性和晶体结构的改变，这一点的研究有限。结合压电响应力显微镜扫描和接触共振成像，我们报道了vdW铁电体CuInP 2S 6（CIPS）单晶中存在本征面内极化，而在低于90-100 nm的临界厚度时，面内极化消失。杨氏模量在临界厚度处也表现出突然的刚度。基于密度泛函理论计算，我们将这些行为归因于从单斜到三角结构的结构相变，并通过透射电子显微镜技术进一步证实了这一点。综上所述，这些发现表明了结构相变对于增强vdW铁电体的丰富功能性和广泛实用性的基础重要性。
2019-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Giant negative electrostriction and dielectric tunability in a van der Waals layered ferroelectric
对铁电范德华晶体的兴趣来自于由于这些材料的降低的表面能和允许剥离的层状结构而实现铁电系统的潜力。在这里，我们定量地揭示了范德华层状铜铟硫代磷酸盐（CIPS）的巨负电致伸缩，其表现出高达-3.2 m4/C2的Q33和高达-85 pm/V的d33。CIPS的机电响应在幅度上与已建立的钙钛矿铁电体相当，尽管其具有小得多的自发响应。极化只有几个uC/cm 2。在顺电状态下，由于低的转变温度，CIPS表现出大的介电可调谐性，类似于广泛使用的钛酸锶钡，因此具有巨大的和连续可调谐的机电响应。顺电状态下的电致伸缩和可调响应的持久性表明，即使是很少的层膜或纳米颗粒也会维持显著的机电功能，抵消了纳米级极限下铁电性能的不可避免的抑制。这些研究结果可能会扩展到其他铁电过渡金属硫代磷酸盐和（准）二维材料，并可能促进对新的电致伸缩功能器件的机电响应的追求。
2019-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Ionic control over ferroelectricity in 2D layered van der Waals capacitors
范德华层状材料CuInP 2S 6具有有趣的功能行为，包括存在四个单轴极化状态，通过Cu离子迁移，负电容制度，和可逆提取的电场的极化反转。这些特征的核心在于Cu离子的高迁移率，这也决定了自发极化。因此，Cu穿过晶格的迁移导致不寻常的铁电行为。在这里，我们演示了如何极性和离子性质的相互作用提供了一个路径，离子控制的铁电行为，通过施加选定的直流电压脉冲，随后探测铁电开关快速三角电压扫描。使用电流测量和理论计算，我们观察到，增加直流脉冲持续时间的结果在更高的离子电流，建立的内部电场，转移极化回路，并增加了总的可切换极化的~50%，由于存在一个高的极化相，这是稳定的内部电场。除了通过选定的方波脉冲调谐铁电行为外，滞后极化切换甚至可以完全失活和重新激活，从而导致三态系统，其中极化切换被抑制或可以在两个不同的方向上执行。
2022-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity-driven altermagnetism in two-dimensional van der Waals multiferroics
本研究通过铁电极化和层间滑动控制二维多铁材料中的交替磁性，揭示了自旋分裂状态与异常霍尔效应的关系，为下一代自旋电子和磁电技术提供了新平台。
2025-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Ubiquitous van der Waals altermagnetism with sliding/moire ferroelectricity
该研究提出通过多层堆叠和扭转在范德瓦尔斯磁性体系中诱导交错磁性，并经第一性原理计算揭示其与滑动/莫尔铁电性的普遍共存。
2024-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking-engineered ferroelectricity and multiferroic order in van der Waals magnets
该研究提出通过调控范德华磁体的层间堆叠打破反演对称以工程化构建多铁序，并在双层 NiI$_2$ 的第一性原理计算中证实旋转180°可诱导铁电性及层间电荷转移耦合的新型多铁序。
2025-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Twist-resilient and robust ferroelectric quantum spin Hall insulators driven by van der Waals interactions
量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）已经被提出来为许多应用提供动力，其中许多应用依赖于打开和关闭非平凡拓扑的可能性。通常，这种控制通过应变或外部电场来实现，这需要维持能量消耗。相反，如果相反的极化状态与不同的拓扑相关联，则非挥发性机制将是非常有益的，并且可以通过铁电性来实现。虽然这在两个极化状态通过反转相关的单个铁电材料中是不可能的，但是可以通过将铁电层与另一个二维（2D）平凡绝缘体组合来引入必要的不对称性。在这里，通过第一性原理模拟，我们不仅提出，这是一个很有前途的战略，工程师的非易失性铁电控制的拓扑结构在2D异质结构，而且效果是强大的，可以生存到室温下，无论层之间的弱范德华耦合。我们通过考虑由众所周知的铁电材料In $_2$ Se $_3$和适当选择的容易剥离的平凡绝缘体CuI制成的异质结构来说明总体思路。在一个偏振态下，系统是平凡的，而当偏振反转时，它变成具有鲁棒带隙的QSHI。值得注意的是，拓扑带隙是由层间杂化介导的，并允许最大化层内自旋轨道耦合的效果，促进了一个强大的铁电拓扑相，它不可能存在于单层材料中，并且对层间的相对取向和晶格匹配有弹性。
2022-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Properties of van der Waals Chalcogenides: DFT perspective
University of Manchester（曼彻斯特大学）；National Graphene Institute, University of Manchester（国家石墨烯研究所）
本研究采用密度泛函理论建模，系统构建了具有显著铁电极化的范德华硫族化合物库，并针对潜力材料分析了铁电效应的压力依赖性及薄膜中光生载流子的电荷积累特性，为相关层状铁电材料的研究提供了理论参考。
2025-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Control of both Magnetism and Polarization in a van der Waals Ferromagnet/Ferroelectric Heterostructure
基于第一性原理计算提出 Fe₃GaTe₂/In₂Se₃ 多铁异质结构，通过间隙 Fe 原子诱导的界面杂化显著增强垂直磁各向异性并调控极化。
2025-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Electronic bandstructure of in-plane ferroelectric van der Waals $β'-In_{2}Se_{3}$
层状硒化铟（$In_{2}Se_{3}$）最近被发现分别在$α$和$β$ '相中具有稳健的面外和面内铁电性。在这项工作中，我们利用角分辨光电子能谱学直接测量的电子能带结构的$β'-In_{2}Se_{3}$，并比较混合密度泛函理论（DFT）的计算。与DFT一致，我们发现能带结构是高度二维的，沿c轴的色散可以忽略不计。由于n型掺杂，我们能够观察到导带最小值，并直接测量最小间接（0.97 eV）和直接（1.46 eV）带隙。我们发现在导带中的费米面的特点是各向异性的电子口袋与尖锐的面内分散的$\overline{M}$点，产生有效质量为0.21 $m_{0}$沿$\overline{KM}$和0.33 $m_{0}$沿$\overline{ΓM}$。测量的能带结构是很好的支持混合密度泛函理论计算。$β'-In_{2}Se_{3}$具有中等带隙和小有效质量的高二维能带结构，是一种潜在的新型范德华半导体材料。这与其铁电性一起使其成为高迁移率铁电光伏器件的可行材料，并应用于非易失性存储器开关和可再生能源技术。
2020-02-18 cond-mat.mtrl-sci
A ferroelectric junction transistor memory made from switchable van der Waals p-n heterojunctions
Zhejiang University（浙江大学）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；Wenzhou University（温州大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；South China Normal University（华南师范大学）；Xidian University（西安电子科技大学）
本文提出了一种基于可调异质结的铁电接合晶体管存储器，具有低漏电流、高稳定性和快速操作性能，适用于神经形态计算。
2026-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Field-effect transistors based on charged domain walls in van der Waals ferroelectric α-In$_2$Se$_3$
本研究通过堆叠范德华铁电体α-In$_2$Se$_3$相反极性畴构建人工带电畴壁，制备出CDW-FET器件，实现了低电阻和高迁移率，解决了高电阻与器件集成难题，为高频存储和神经形态计算开辟新途径。
2025-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable Gilbert damping in van der Waals heterostructures of two-dimensional ferromagnetic metals and ferroelectrics
该研究利用第一性原理计算揭示 CrTe2/In2Te3 范德华异质结中铁电极化反转可切换磁易轴并调控 Gilbert 阻尼。
2023-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric valley valves with graphene/MoTe$_2$ van der Waals heterostructures
铁电范德华异质结构提供了一个天然的平台，设计各种电控设备。在这项工作中，我们证明了AB双层石墨烯封装在MoTe $_2$作为一个谷阀，显示一个可切换的内置拓扑间隙，导致铁电驱动的拓扑通道。使用从头计算和低能量模型的组合，我们表明，铁电秩序的MoTe $_2$允许控制的间隙开放的双层石墨烯，并导致不同的铁电畴之间的拓扑通道。此外，我们分析了MoTe $_2$和石墨烯层之间的莫尔调制在拓扑模式中的效果，证明了边缘状态对铁电感应电势的莫尔调制是鲁棒的。我们的研究结果提出了铁电/石墨烯异质结构作为多功能平台，以设计可切换的内置拓扑通道，而无需外部电偏压。
2023-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Layer-Selective Non-Reciprocal Electric-Field Switching of Magnetism in van der Waals Heterostructure Multiferroics
本研究构建CrI3/α-In2Se3范德华异质结构多铁材料，实现层选择性非互易电场调控磁性，为多级存储和类脑计算提供新途径。
2023-10-17 cond-mat.mtrl-sci
A gate-programmable van der Waals metal-ferroelectric-semiconductor memory
铁电性是实现非易失性存储器的关键之一，由于铁电性的电极化的强度，铁电性已成为二维极限下的一种新兴现象。然而，使用2D铁电材料作为成分的范德华（vdW）存储器的演示非常有限。特别是，栅极可调的铁电vdW忆阻器件，它持有的承诺，在未来的神经形态应用，仍然具有挑战性。在这里，我们展示了一个原型门可编程存储器垂直组装石墨，CuInP 2S 6，和MoS 2层成一个金属铁电半导体架构。所得到的设备表现出两端可切换的电阻与开关比超过105和长期保持，类似于传统的忆阻器，但强烈耦合到铁电特性的CuInP 2S 6层。通过控制顶栅，可以将MoS 2的费米能级设置在其带隙的内部（外部）以抑制（启用）忆阻行为，从而产生三端门可编程非易失性VDW存储器。我们的研究结果铺平了道路的工程铁电介导的记忆在未来实现的纳米电子学。
2022-04-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Flexocoupling-induced phonons and ferrons in van der Waals ferroelectrics
该研究以范德华亚铁电体CuInP₂S₆为例，纳入挠曲电耦合等因素解析计算相关声子与铁子色散，分析空间调制相对谱的影响，明确自由能形貌的决定作用并探讨低温下铁子对热释电和电卡响应的贡献。
2025-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Layer-Polarized Anomalous Hall Effect in Valleytronic van der Waals Bilayers
层极化反常霍尔效应（LP-AHE）是由Berry曲率与层自由度耦合而产生的一种现象，具有重要的物理意义和器件应用价值。然而，目前的研究范式是植根于拓扑系统，使这种现象相当罕见。在这里，通过模型分析，我们提出了一种替代的，但一般的机制来实现LP-AHE在valleytronic范德华双层层间滑动。面外铁电性和A型反铁磁性之间的相互作用产生了层锁Berry曲率，从而在双层系统中产生了长期寻求的LP-AHE。LP-AHE可以与滑动铁电性强耦合，以实现铁电性可控和可逆。该机制在一系列实际谷电子材料中得到了证实，包括双层VSi_2 P_4，VSi_2N_4，FeCl_2，RuBr_2和VClBr。这些新的机理和现象为实现液相-自热效应及其在电子学中的应用提供了新的方向。
2022-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Semimetals with $α$-Bi/SnSe van der Waals heterostructures and its Topological Currents
本文通过第一性原理和ARPES证明α-Bi/SnSe范德华异质结构利用邻近效应实现自旋-铁电性锁定，并展现出铁电可切换的非线性反常霍尔效应及巨大自旋-电荷转换效率。
2023-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of molecular orbital ordering using a van der Waals monolayer ferroelectric
本研究利用单层铁电材料SnTe的应变与铁电有序，通过STM调控铁电畴极化，实现了吸附酞菁分子的轨道有序电学切换，为分子磁性电学调控奠定基础。
2023-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Many-body description of two-dimensional van der Waals ferroelectric $α-$In$_2$Se$_3$
National Laboratory of the Rockies（落基山国家实验室）；Department of Physics, University at Buffalo, State University of New York（纽约州立大学布法罗分校物理系）；Department of Physics, King’s College London（伦敦国王学院物理系）；Eastern Institute for Advanced Study, Eastern Institute of Technology（东部理工学院前沿研究院）；Department of Physics and Astronomy, University of Nebraska-Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校物理与天文学系）
研究发现，二维范德瓦耳斯铁电体α-In₂Se₃的电子结构难以用常规密度泛函理论描述，需采用高精度的GW近似理论来准确预测其能隙和极化特性。
2026-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Visualizing Nanoscopic Acoustic Mode Competition in van der Waals Ferroelectric
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
本研究通过超快电子显微镜和衍射技术，揭示了范德瓦尔铁电体中三种声学声子的纳尺度竞争，揭示了极化-应变各向异性耦合及声子散射在退相干中的作用。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Electronic-Ionic Ferroelectricity in Superlubric van der Waals Heterostructures
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）；Beijing Normal University（北京师范大学）
研究通过插入非公度间隔层降低滑动铁电体开关势垒的超润滑滑动铁电体，发现极化由层间滑动与间隔层面外屈曲耦合驱动，产生混合电子-离子极化，并呈现多种铁电滞后行为。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric control of magnetic skyrmions in two-dimensional van der Waals heterostructures
磁性Skyrmions是一种手性纳米自旋织构，通常由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）引起。最近，在二维（2D）范德华（vdW）铁磁材料（例如Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$）中已经观察到磁skyrmion。Skyrmions的电控制对于它们在低功耗存储技术中的潜在应用是重要的。在这里，我们预测，在Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$单层的铁电体和磁性skyrmions可以通过相邻的2D vdW铁电体在$_{2}$ Se $_{3}$的铁电极化控制。基于密度泛函理论和原子自旋动力学模型，我们发现Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$ /In $_{2}$ Se $_{3}$ vdW异质结中界面对称性破缺产生了相当大的缺陷.我们证明了铁电极化反转可以控制自旋的大小，从而导致Skyrmion的产生和湮灭。此外，我们还发现在In $_{2}$ Se $_{3}$ /Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$ /In $_{2}$ Se $_{3}$异质结构中，随着铁电开关反转Skyrmion手征而改变.预测的电控skyrmion形成可能是有趣的自旋电…
2022-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of unconventional van der Waals multiferroics near room temperature
该研究在三层NiI2器件中发现了一种从10 K到295 K具有面外铁电极化和长程磁有序的非常规二维范德华多铁材料，并在室温下实现了电压对磁畴的稳健调控。
2024-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Light Polarization Sensitive Transistor Action in the van der Waals ferroelectric 4H-SnS2
Morgan State University（摩根州立大学）
本研究证实4H-SnS2存在室温铁电性，基于其构建的三端晶体管展现偏振调控特性，确立该材料为偏振驱动电子与光电子技术的潜在体系。
2026-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Confined Oxygen-Vacancy Migration Drives Ferroelectric Switching
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；the Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本研究通过第一性原理计算发现，Bi2SeO5中的氧空位在SeO3单元内受限迁移，产生可开关的极化，解释了其反常铁电性。
2026-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Sliding Flexoelectricity in Two-Dimensional van der Waals Systems
本文利用机器学习力场研究二维滑移铁电体在弯曲变形下的行为，发现超过临界弯曲角时会形成由弯曲能与范德华能竞争导致的不可逆扭折，其内部铁电畴壁可反转极化并诱导出新的“滑移挠曲电效应”。
2024-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertical Ferroelectricity in Van der Waals Materials: Models and Devices
本研究提出基于范德瓦尔斯堆叠的垂直铁电性通用三层模型，通过第一性原理计算验证两种结构的铁电极化强度，该模型材料选择灵活、翻转势垒低，有望用于下一代信息存储。
2023-07-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Multistate ferroelectric diodes with high electroresistance based on van der Waals heterostructures
本研究基于10 nm厚CuInP₂S₆与石墨烯的垂直异质结构建铁电二极管，实现约10⁶的高电阻比等优异性能，可稳定多比特存储，有望用于存算一体与神经形态计算。
2024-07-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Colossal terahertz emission with ultrafast tunability based on van der Waals ferroelectric NbOI$_2$
本文发现范德华铁电半导体NbOI$_2$具有比ZnTe高一个数量级的太赫兹发射效率，并揭示了其与铁电极化相关的机制，同时演示了双泵浦方案下的超快相干调控，为高性能太赫兹器件奠定基础。
2024-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Polarization multistates in antiferroelectric van der Waals materials
本研究通过第一性原理计算，发现CuInP$_2$S$_6$家族双层和三层的反铁电范德华材料具有五重和七重极化多态，且可在电场下层选择性翻转，为超越双稳态的下一代铁电器件设计开辟了新途径。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Two-Dimensional Multiferroicity in van der Waals CuCrP2S6 Layers
多铁性材料在高密度非易失性存储等新型磁电器件中具有潜在的应用前景。近几十年来，对多铁性材料的研究主要集中在三维材料上。然而，三维材料在纳米尺度的薄膜中存在着悬挂键和量子隧穿效应。二维（2D）材料可能为这些问题提供一个优雅的解决方案，因此需求量很大。使用第一性原理计算，我们预测的铁磁性和驱动铁电性在单层，甚至几层的CuCrP2S6。虽然单层膜的铁电相的总能量高于反铁电相的总能量，但通过施加大的电场可以实现铁电相。根据我们的计算，除了常见的多铁性材料的自由度外，谷自由度也是极化的。计算结果表明，自旋、电偶极子和谷是相互耦合的。在实验中，我们在室温下观察到了几层CuCrP2S6（厚度约13 nm）的面外铁电性。在10 K下，从大量堆叠的纳米片的磁滞回线推断出了少量层的二维铁磁性。实验结果很好地支持了我们的计算。我们的发现可能为进一步的器件应用提供一系列二维材料。
2019-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Confinement and Electronic Structure at the Surface of van der Waals Ferroelectric α-In$_{2}$Se$_{3}$
本研究结合 ARPES、热电测量与 DFT 计算，发现真空解理的 2H α-In$_{2}$Se$_{3}$ 表面存在高金属性 2DEG，并确定其受限态、电子密度及 1.3 ± 0.1 eV 直接带隙。
2023-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable ferron upconversion in a van der Waals ferroelectric
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
研究通过电控实现铁尔松上转换，揭示了铁电序参数对非线性声子相互作用的强依赖性，为铁电信息处理和量子声子转换提供了新平台。
2026-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity going 2D
二维范德华（vdW）材料的磁性和铁电性的发现为二维材料家族带来了重要的功能，并可能引发下一代纳米电子学和自旋电子学的革命。在这篇展望文章中，我们简要回顾了在2D铁电体领域的最新进展，重点是在2D系统中驱动自发极化的机制，由减少晶格维数带来的独特性能，以及2D铁电体的应用前景。最后，我们展望了需要解决的挑战和我们对未来可能的研究方向的看法。
2022-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Interaction-driven electronic ferroelectricity in van der Waals heterostructures
Aalto University（阿尔托大学）
研究双层1T-TaSe₂两种堆叠几何结构，利用多种手段发现其实现准一维相互作用链，不同堆叠机制不同，A-C′堆叠有面外铁电极化，还能通过外场切换构型，证明其是相互作用驱动电子铁电性平台，建立相关态家族。
2026-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectricity-Driven Metallicity and Magnetic Skyrmions in van der Waals Cr2Ge2Te6/Hf2Ge2Te6 Multiferroic Heterostructure
本文通过第一性原理计算与微磁模拟，揭示了在Cr2Ge2Te6/Hf2Ge2Te6多铁异质结构中，通过铁电极化操控可非易失性地调控金属性与拓扑自旋织构，实现斯格明子的产生与湮灭，为下一代自旋电子器件提供了新思路。
2024-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Multiferroic Quantum Dot in an Artificial van der Waals Heterostructure
Aalto University（阿尔托大学）；University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）
本研究在人工范德瓦尔斯异质结构中构建多铁性量子点，通过实验与理论结合证明量子限制、磁交换与铁电序的原子尺度耦合，为电可调量子自旋电子器件提供新平台。
2026-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric tuning of the valley polarized metal-semiconductor transition in Mn2P2S3Se3/Sc2CO2 van der Waals heterostructures and application to nonlinear Hall effect devices
本研究提出利用二维铁电材料Sc2CO2的极化切换调控Mn2P2S3Se3/Sc2CO2异质结的谷极化金属-半导体相变与Berry曲率偶极矩，并据此设计非线性霍尔效应探测器件。
2024-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-Temperature Noncolinear Ferroelectricity in van der Waals WO$_2$Cl$_2$ with a Wide Bandgap
Key Laboratory of Quantum Materials and Devices of Ministry of Education, School of Physics, Southeast University（东南大学物理学院量子材料与器件教育部重点实验室）；School of Advanced Materials and Nanotechnology, Xidian University（西安电子科技大学先进材料与纳米技术学院）；Jiangsu Key Laboratory of Advanced Laser Materials and Devices, School of Physics and Electronic Engineering, Jiangsu Normal University（江苏师范大学物理与电子工程学院江苏省先进激光材料与器件重点实验室）；Information Materials and Intelligent Sensing Laboratory of Anhui Province, Institutes of Physical Science and Information Technology, Anhui University（安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽省信息材料与智能感知实验室）；College of Science, Hebei University of Science and Technology（河北科技大学理学院）；Quantum Innovation Centre (Q. InC), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局量子创新中心）；Chaotic Matter Science Research Center, Department of Materials, Metallurgy and Chemistry & Jiangxi Provincial Key Laboratory of Functional Molecular Materials Chemistry, Jiangxi University of Science and Technology（江西理工大学材料冶金化学系混沌物质科学研究中心江西省功能分子材料化学重点实验室）
本文实验证明范德华WO$_2$Cl$_2$具有室温铁电性，其W$^{6+}$离子偏心位移产生大偶极矩和2.80 eV宽带隙，并通过多种表征手段验证，首次在原子尺度观察到非共线偶极序。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of Slidetronics in Ferroelectric van der Waals Layers
本文提出基于点群生成元的滑移电子学理论，阐明层间滑动与对称操作等价，分类极化切换机制，并证明完全极化反转在多层中可行，为二维铁电体设计提供框架。
2025-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possible persistence of multiferroic order down to bilayer limit of van der Waals material NiI$_{2}$
在二维空间中实现物质状态已经多次被证明是发现新物理现象的新途径。范德华（vdW）材料一直是这些现在广泛的研究活动的中心。它们提供了一种简单地通过机械剥离产生单层物质的自然方式。这项工作表明，可能的多铁性状态与共存的反铁磁和铁电秩序可能持续到双层片状的NiI $_{2}$。利用光学二次谐波产生技术，成功地追踪了由摆线自旋序引起的铁电序的大小和方向。可能的多铁性态的转变温度从体相的58 K降低到双层膜的20 K左右。我们的观察将刺激广泛的努力，以证明多功能的vdW材料，这主要是通过使用单铁性的异质结构，直到现在。
2021-06-06 cond-mat.mtrl-sci
van der Waals forces control the internal chemical structure of monolayers within ABP2X6 lamellar materials
继最近的示范，范德华力控制层内的纳米片和大块样品的CuBiP 2Se 6和CuInP 2S 6的铁电有序，它表明，它们也控制这些材料的孤立单层的内部几何结构。这种内部结构涉及铜原子的大位移，或者垂直于层平面，或者在平面内，改变其连接环境。在这两种情况下，范德华力分散竞争传统的粘结效果，以控制结构。然而，我们发现，引起每个效果的色散力的方面是不相关的：长程效应控制层间铁电有序，而短程效应控制内部层结构。这些结论是考虑预测性能的单层，双层，和散装材料使用14密度泛函理论为基础的方法。虽然使用的不同方法通常预测截然不同的定量结果，但它们在ABP 2X 6材料的基本性质上是一致的。在所使用的方法中，只有PBE-D3和optPBEvdW方法被发现可以预测广泛的观察到的性质，而没有严重的差异。寻找最佳的计算方法仍然是一个重大的挑战，其中ABP 2X 6材料中范德华相互作用的不寻常的多尺度性质提供了苛刻的标准。
2018-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale ferroelectric programming of van der Waals heterostructures
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
通过纳米尺度铁电编程范德瓦尔异质结构，实现对二维材料相的精确操控，开启新相创造路径。
2024-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Composition-Driven Tunable Optical and Electrical Properties in Van der Waals Ferroelectric NbOI2-xClx Alloys
Dalian University of Technology（大连理工大学）；Dalian University of Technology and Belarusian State University Joint Institute, Dalian University of Technology（大连理工大学与白俄罗斯国立大学联合研究院）；Belarusian State University（白俄罗斯国立大学）；Belarusian National Technical University（白俄罗斯国立技术大学）
研究通过化学气相传输法制备了具有可调光学和电学性质的层状铁电 NbOI2-xClx 合金，结合实验和理论计算揭示了其晶格、声子模式和能带结构的可调性，并展示了其在光探测器和场效应晶体管中的应用潜力。
2026-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient high-harmonic generation in van der Waals ferroelectric NbOI$_2$ crystals
International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料国际中心）；School of Science, Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学理学院）；Institute of Ultrafast Optical Physics, Department of Applied Physics, Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学应用物理系超快光学研究所）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
研究发现 NbOI₂ 晶体在低功率下产生高阶谐波，其高转换效率源于 Peierls 双键化与电子关联作用，为开发紧凑量子光源提供新思路。
2026-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Switching intrinsic magnetic skyrmions with controllable magnetic anisotropy in van der Waals multiferroic heterostructures
基于第一性原理研究，提出在二维范德华多铁异质结构CrSeI/In2Te3中通过反转铁电极化调控磁各向异性，实现本征磁性斯格明子与高温铁磁态的切换，为自旋电子学提供节能高效策略。
2024-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear phononic slidetronics
本研究提出通过非线性激发高频层内声子来倾斜层间势能景观，实现双层六方氮化硼铁电性的高效切换，为范德华材料堆叠顺序的超快控制开辟新途径。
2025-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Unlocking reversible and nonvolatile anomalous valley Hall control through multiferroic van der Waals heterostructures
本文提出利用VSSe/Al$_2$S$_3$多铁性范德华异质结构，通过铁电极化切换实现反常谷霍尔效应的可逆、非易失电调控，为节能谷电子器件提供新路径。
2025-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Giant optical spin-orbit interactions in ferroelectric van der Waals waveguides
Columbia University（哥伦比亚大学）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
研究通过铁电半导体NbOI2实现高双折射范德华波导，展示出巨量光学自旋分裂和极化控制波导转向，建立高各向异性波导在光-自旋电子技术中的应用前景。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A van der Waals material exhibiting room temperature broken inversion symmetry with ferroelectricity
本研究发现并命名了硒化铟的全新$β^\text{p}$相，通过STEM和SHG实验证实其具有层内偏移、反演对称性破缺及室温大面积铁电性，丰富了范德华铁电材料体系。
2025-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Artificial Multiferroics and Enhanced Magnetoelectric Effect in van der Waals Heterostructures
具有铁电和铁磁耦合特性的多铁性材料由于其潜在的通过电场控制磁性的能力而对于多功能器件是重要的，反之亦然。近年来，二维铁磁和铁电材料的发现引起了人们极大的研究兴趣，并为寻找二维多铁性材料带来了希望。然而，本征二维多铁性材料，特别是那些具有强磁电耦合的材料至今仍然很少见。在本文中，使用第一性原理模拟，我们提出了人工二维多铁性通过范德华异质结构形成的铁磁双层三碘化铬（CrI3）和铁电单层Sc2CO2。除了铁磁性和铁电性的共存，我们的计算表明，通过切换的电极化的强度的Sc2CO2，我们可以调整双层CrI3的层间磁耦合之间的铁磁和反铁磁状态。我们进一步揭示了这种强磁电效应是由Sc2CO2中强内建电极化的强度引起的能带排列的急剧变化以及随后双层CrI3层间磁耦合的变化引起的。这些人工多铁性和增强的磁电效应使得范德华异质结构可以实现多功能的纳米电子学。
2020-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
