Ferroelectricity induced by interatomic magnetic exchange interaction
多铁性是两个或多个铁性序参量共存的现象，是凝聚态物理和材料科学研究的热点之一[1-9]。然而，磁性和常规铁电性的共存在物理上是不利的[10]。最近提出了几种补救措施，例如，由特定的磁性[6]或电荷序[2]引起的不适当的铁电性。在这些理论的指导下，目前的研究主要集中在阻挫磁体上，这些磁体通常具有复杂的磁结构和较低的磁有序温度，离实际应用还很远。简单的共线磁体具有很高的磁转变温度，但从未被认真考虑作为多铁性材料的候选材料。在这里，我们认为，实际上简单的原子间磁交换相互作用已经包含了铁电性的驱动力，从而提供了一个新的铁电性和磁性之间的共存和强耦合的微观机制。我们证明了这种机制，即使是最简单的反铁磁（AFM）绝缘体MnO，可以显示一个双轴应变下的磁感应铁电性。
2012-04-20 cond-mat.mtrl-sci
An active metasurface enhanced with moiré ferroelectricity
本研究利用扭曲六方氮化硼衬底的铁电莫尔畴调制MoSe₂单层发光，通过静电势限制激子并实现光谱分离，可电调控图案化发光，为有源超表面及纳米光子应用提供新路径。
2024-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-engineering ferroelectricity in silicon dioxides
School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）
本文提出通过对称性工程在二氧化硅等非极性材料中构建铁电性，利用薄膜表面或单轴应变打破晶体对称性，实现低势垒室温铁电开关，为硅基芯片集成铁电体提供新方向。
2026-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Inverse Rashba-Edelstein THz emission modulation induced by ferroelectricity in CoFeB/PtSe2/MoSe2//LiNbO3 systems
本研究在双畴LiNbO3衬底上制备了CoFeB/PtSe2/MoSe2异质结构，通过铁电极化方向实现了对THz发射的显著调制，揭示了基于逆Rashba-Edelstein效应的低能耗场效应自旋轨道架构在新型THz技术中的潜力。
2024-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Ferroelectricity of Trans-Unitcell Ion-Displacement and Multiferroic Soliton in Sodium and Potassium Hydroxides
我们展示了第一原理的证据，迄今未报道的类型的铁电性与超长离子位移的氢氧化钠和氢氧化钾。即使是少量的质子空位也可以完全改变质子从单胞内到跨单胞的转移模式，产生具有移动磁性和极强极化的多铁性孤子，其极化强度比大多数钙钛矿铁电体高几个数量级。它们的薄膜的垂直极化对去极化场是鲁棒的，通过感测可切换的金属/绝缘状态来呈现具有非破坏性读出和超高开/关比的各种2D铁电场晶体管设计。
2018-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of geometric and sliding ferroelectricity in an amphidynamic crystal
本研究使用高质量两性动态单晶(15-Crown-5)Cd$_3$Cl$_6$首次直接观测了滑移铁电性，发现其极化源于几何机制与层间滑移，为低维铁电体的同步动力学控制提供了新见解。
2023-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Domain-Selective Enhancement of Second Harmonic Generation in Monolayer MoS$_2$ via Ferroelectricity-Controlled Photodoping
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）
本研究利用铁电性控制MoS₂/LiNbO₃界面的光掺杂，实现单层MoS₂中二次谐波产生的域选择性增强，提升SHG强度约70%，为非线性光子功能提供新调控手段。
2026-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Sliding induced multiple polarization states in two-dimensional ferroelectrics
当非中心对称范德华结构中的原子层相互滑动时，界面电荷转移导致结构自发极化的反转。这种现象被称为滑动铁电性，它是显着不同于传统的铁电开关机制依赖于离子位移。在这里，我们提出层依赖作为一个新的维度来控制滑动铁电性。通过在双栅场效应晶体管中制备不同厚度的3R MoS2，我们在多层3R MoS2中获得了反常的中间极化态。利用从头算密度泛函理论计算的结果，我们提出了一个通用的模型来描述多层3R MoS2的铁电开关过程，并解释这些中间极化态的形成。本工作揭示了层数和层间偶极耦合在滑动铁电性中的关键作用，为新型滑动铁电器件的设计提供了一种新的策略。
2022-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-one-dimensional sliding ferroelectricity in NbI$_4$
该研究从理论上证明NbI$_4$块体为准一维滑动铁电材料，揭示其链间滑动翻转机制、压力增强极化及负纵向压电性。
2024-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unveiling the origin of unconventional moire ferroelectricity
通过设计WSe2封装的单层石墨烯，揭示非常规莫尔铁电性源于BN中的界面滑移铁电性而非石墨烯莫尔能带，并提出导电莫尔铁电体中的反常屏蔽机制，为可靠存储器件奠定基础。
2024-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Orientation-dependent ferroelectricity of strained PbTiO$_3$ films
PbTiO $_3$是一种简单但非常重要的铁电氧化物，已被广泛研究并广泛应用于各种技术应用中。然而，大多数先前的研究和应用是基于本体材料或常规的[ $001$ ]取向的膜。关于沿其它晶轴生长的PbTiO $_3$薄膜的研究较少。在这项研究中，第一性原理计算进行计算的PbTiO $_3$薄膜的极化由SrTiO $_3$和LaAlO $_3$衬底应变。结果表明，PbTiO $_3$薄膜的极化强度与薄膜的生长取向和单斜取向角密切相关。此外，它表明，PbTiO $_3$的铁电性主要取决于晶格的四方性，而不是简单的应变。
2015-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Ferroelectricity in Hafnia from Epitaxial Strain
铁电氧化物由于其在纳米级样品中具有强大的铁电性及其与硅的兼容性，正在被探索用于下一代电子产品。然而，它的铁电性还不清楚。其他铁电体在纳米尺度的样品和薄膜中通常会失去铁电性，氧化铌的基态是非极性斜锆石。本文用密度泛函理论（DFT）研究了外延应变下的Al_2O_3，发现应变不仅稳定了铁电相，而且导致了不稳定的模式和能量从高温四元结构的下降路径。我们发现，对于晶格常数为PDMATHABMM_（？）~的正方形衬底，在拉伸外延应变下，铁电PDMATHABMN_（？）最稳定，甚至比斜锆石更稳定。此外，我们还发现，在拉伸外延应变$η$下，四方相将变形为两种铁电相之一：对于$η> 1.5$，$Γ^{-}_{5}$模是不稳定的，并导致\oII，而在$η> 3.75$，该模与带边界M1模之间的耦合导致\oI .
2022-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Ferroelectricity and Electrically Tunable Berry Curvature Dipole in III-V Monolayers
通过第一性原理计算，预测了III-V族AB型单层具有室温铁电性，展示了电场可调的Berry曲率偶极矩与非线性霍尔电流，并证实其在高效铁电隧道结等下一代存储器件中的应用潜力。
2024-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Large photo-induced tuning of ferroelectricity in sliding ferroelectrics
本研究通过从头算计算发现，光激发可在3R堆叠双层MoS₂滑动铁电体中大幅调控面外电极化，其机制涉及光致结构畸变和光生载流子分布，凸显了光在调控二维材料极化中的关键作用。
2024-10-01 cond-mat.mtrl-sci
New iron-based multiferroics with improper ferroelectricity
在这篇关于磁电材料及其应用的特刊中，我们着重介绍了作者近年来在理论上预测和/或实验上发现的一些单相多铁性材料。在这些材料中，铁是常见的核心元素。然而，这些材料在概念上不同于大多数研究的BiFeO $_3$，因为它们的铁电性是不合适的。我们综述的材料并不是简单地重复一种磁电机制，而是涵盖了反常铁电性的多个分支，包括磁驱动铁电体、几何铁电体以及电荷有序驱动的电子铁电体。从这个意义上说，这些铁基反常铁电体可以成为探索多铁性和磁电性综合物理学的一个有趣的游乐场。此外，铁的$3d$轨道的独特性质使其某些磁电性质与广泛研究的Mn基反常多铁性相比非常突出。此外，这些材料建立了多铁性材料与其他功能材料领域的交叉，扩大了多铁性材料的应用范围。
2018-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Triggered ferroelectricity in HfO$_2$ from hybrid phonons and higher-order dynamical charges
Department of Chemical Engineering Materials Science University of Minnesota（明尼苏达大学化学工程材料科学系）
本研究提出了一种新的铁电性机制，通过混合声子和高阶动力学电荷触发铁电性，揭示了HfO₂中极化起源的复杂性。
2026-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Phase transition at 350 K in the Ti$_3$C$_2$T$_x$ MXene: possible sliding (moiré) ferroelectricity
通过测量复杨氏模量发现 Ti$_3$C$_2$T$_x$ MXene 在 350 K 存在相变，推测其为源于层间滑移电荷转移的滑动（莫尔）型铁电相变，有望使其成为金属铁电体并拓展新应用。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering ferroelectricity in monoclinic hafnia
本文提出通过设计无缺陷的外延(HfO₂)₁/(CeO₂)₁超晶格，在热力学稳定的单斜相HfO₂基础上实现稳健铁电性，获得大于25 μC/cm²的极化强度和约2.5 meV/原子的超低翻转能垒，为高性能HfO₂铁电器件开辟新路径。
2023-09-22 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
Sliding Ferroelectricity Induced and Switched Altermagnetism in GaSe-VPSe3-GaSe Sandwiched Heterostructure with Strong Magnetoelectric Effect
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Shaanxi Yanyi Titanium Industry Company Limited（陕西言一钛业有限公司）；Nanjing University（南京大学）
通过滑动铁电性操控GaSe-VPSe3-GaSe异质结实现强磁电耦合的交替磁体，揭示了磁相变的微观机制，为多铁电存储器设计提供新途径。
2026-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Geometric Ferroelectricity in Fluoro-Perovskites
我们用第一性原理计算研究了ABF 3氟钙钛矿中铁电不稳定性的存在和起源。我们发现，许多氟钙钛矿具有铁电不稳定性，在其高对称性的立方结构，这是类似的幅度，通常发现在氧化物钙钛矿。然而，与氧化物相反，氟化物具有名义玻恩有效电荷，表明不稳定性的不同机制。我们发现，不稳定性源于离子尺寸效应，因此在大多数情况下，在很大程度上不敏感的压力和应变，再次在氧化物钙钛矿。一个例外是NaMnF 3，其中与具有相等的面内晶格常数的衬底匹配的相干外延应变使体Pnma结构不稳定，导致铁电性，并且实际上是多铁性，具有不寻常的极化/应变响应的基态。
2013-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Origin of Enhancement of Ferroelectricity in SnTe Ultrathin Films
先前的研究表明，随着铁电薄膜变薄，它们的居里温度（Tc）和低于Tc的极化都典型地降低。相反，最近的一项实验[Chang et al.，Science 353，274（2016）]观察到原子厚度的SnTe膜具有比其本体对应物更高的Tc，这归因于外部效应。在这里，我们发现，使用第一性原理计算，即0 K的能量势垒的极化开关（这是一个数量直接相关的Tc）是最高的研究无缺陷的SnTe薄膜比散装SnTe，和5单元电池（UC）的SnTe薄膜具有最大的能量势垒作为杂交相互作用和泡利排斥之间的相互作用的结果。进一步的模拟，采用目前开发的有效哈密顿量，确认独立的无缺陷的SnTe薄膜具有较高的Tc比散装SnTe，除了1-UC的情况下。因此，我们的工作表明，通过减少其厚度，本质上提高铁电薄膜的可能性。
2018-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Dopants Promoting Ferroelectricity in Hafnia: Insights From A Comprehensive Chemical Space Exploration
虽然掺杂剂已被广泛采用，以促进铁电性的氧化物薄膜，它们的作用，稳定的负责铁电非平衡Pca21相没有得到很好的理解。在这项工作中，使用第一性原理计算，我们调查了近40掺杂剂的相稳定性在体氧化物的影响，以确定掺杂剂，可以有利于形成的极性Pca 21相。虽然没有发现掺杂剂稳定该极性相作为基态，表明单独的掺杂剂不能在氧化物中诱导铁电性，但发现Ca、Sr、Ba、La、Y和Gd相对于平衡单斜相显著降低极性相的能量。这些结果与掺杂这些元素的氧化物薄膜中的大剩余极化的经验测量是一致的。此外，明确的化学趋势的掺杂剂具有较大的离子半径和较低的电负性，有利于极性Pca21相在Al2O3。对于这种极性相，掺杂剂阳离子和第二最近的氧邻居之间的额外键被确定为这些趋势的根本原因。此外，三价掺杂剂（Y，La，和Gd）被发现稳定的极性Pca21相在较低的应变相比，二价掺杂剂（Sr和Ba）。基于这些见解，我们预测，镧系金属，碱土金属（Ca，Sr和Ba）的下半部分和Y作为最合适的掺杂剂，以促进氧化物的铁电性。
2017-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial ferroelectricity in marginally twisted 2D semiconductors
二维晶体的扭曲异质结构为新型超材料的设计提供了几乎无限的范围。在这里，我们展示了一个室温铁电半导体组装使用单层或几层二硫化钼。这些范德华异质结构的特征在于破坏的反转对称性，其与两个2D晶体的界面处的原子排列的不对称性一起，使得具有交替的面外极化的铁电畴排列成扭曲控制的网络。后者可以通过施加平面外电场来移动，如使用沟道对比电子显微镜原位可视化的。所观察到的铁电畴的界面电荷转移的定量使用开尔文探针力显微镜和同意与理论计算。畴壁的运动和它们的弯曲刚度也与我们的模拟结果吻合得很好。此外，我们证明了场效应晶体管的原理，其中沟道电阻表现出明显的滞后铁电畴壁的钉扎。我们的研究结果显示了一个潜在的场地向室温电子和光电半导体器件内置铁电存储功能。
2021-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in oxyfluoride Aurivillius phase Bi$_2$TiO$_4$F$_2$ from first-principles
利用第一性原理计算，我们限制了m=1的氟氧化物Aurivillius Bi $_2$ TiO 4 F $_2$采用三种有序的关键构型，如四方$I4/mmm$相和正交$Pma2$相，氟阴离子分布在八面体的顶点和赤道两个位置。我们探讨了能量的亚稳相和它们的铁电性的潜力，发现最不利的配置是赤道网站的氟和最有利的是顶端和赤道网站之间的混合物的氟。声子计算中进行的$I4/mmm$与氟在顶端的网站显示出很强的c轴极性不稳定性$Γ_{3}^{-}$，共存的ab-平面极性不稳定性$Γ_{5}^{-}$，通常发现在Aurivillius氧化物相。这两种极性不稳定性导致$Pc$相，其显示面内和面外自发极化分别高达44 $μ$ c/cm $^{2}$和35 $μ$ c/cm $^{2}$，从而在薄膜Aurivillius FeRAM器件中开辟了新的前景设计。
2021-05-30 cond-mat.mtrl-sci
On the giant deformation and ferroelectricity of guanidinium nitrate
本文质疑Karothu等人将硝酸胍认定为铁电半导体有机晶体的结论，指出其铁电性和半导体性缺乏实验证实，且因晶体易产生缺陷导致大行程可重复性存疑，同时指出此前相关研究未被充分承认。
2023-05-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Revisiting Ferroelectricity Beyond Polar Space Groups
Westlake University（西湖大学）；Institute of Natural Sciences, Westlake Institute for Advanced Study（西湖高等研究院自然科学研究院）
本文基于极性电学现象的最新发现，探讨了极性空间群之外的极化现象，通过 Berry 阶段现代极化理论重新统一了极化现象的定义，强调了非极性晶体中极化变化的多值性及拓扑定义的氧化态在理解极化变化中的作用。
2026-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically induced ferroelectricity in Cu2MnSnS4 and Cu2MnSnSe4
利用Landau相变理论和从头算密度泛函理论研究了Cu 2 MnSnS 4的磁致铁电性.正如所预期的朗道方法，从头计算表明，非零铁电极化P沿y方向诱导的Mn自旋发生在Cu 2 MnSnS 4的奇特的反铁磁配置。通过密度泛函理论和朗道方法计算的P之间的比较清楚地表明，铁电性主要由海森堡交换项驱动，而相对论项仅在很小程度上驱动。与先前具有磁感应铁电性的共线反铁磁体（例如AFM-E HoMnO 3）的例子不同，在磁有序时发生的离子位移非常小，因此交换-伸缩机制（即离子位移以使磁耦合能量最小化）在这里无效。相反，极化基础上的微观机制主要是电子起源。在这个框架中，我们提出了由相邻Mn磁矩诱导的Cu位点处的小磁矩在诱导P中起相关作用。最后，我们通过比较Cu 2 MnSnSe 4和Cu 2 MnSnS 4来研究阴离子的作用：与S-3 p态相比，Se-4p态更离域，能够更好地介导Mn-Mn相互作用，进而导致Se基化合物中的更高的铁电极化。
2010-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Pathways Towards Ferroelectricity in Hafnia
是否可以系统地识别（以前未知的）给定材料的铁电相的问题得到解决，以氧化铪（$_2$）为例。低自由能相在不同的压力和温度下使用基于第一性原理的结构搜索算法进行识别。铁电相，然后确认利用群论原则的非极性和极性相之间的位移允许的过渡。在空间群$Pca2_1$和$Pmn2_1$中出现的两个正交极性相被挑选出来作为最可行的铁电相，因为它们显示出低自由能（相对于已知的非极性相）和基本上可切换的自发电极化的强度。这些结果提供了一个解释最近观察到的令人惊讶的铁电行为的氧化铈，并揭示了稳定的氧化铈以及其他化合物的铁电相的途径。
2014-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic signatures of ferroelectric order in parallel-stacked MoS$_2$
本研究利用反射衬度光谱直接探测少层3R-MoS₂的铁电性，发现层内激子对铁电有序敏感而层杂化激子与之解耦，结合理论计算揭示机制并实现多态极化的光学调控。
2024-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interface engineering of ferroelectricity in thin films of thiophosphate ABP 2 X 6 (A = Cu, Ag; B = In, Bi, Cr, V; and X = S, Se)
二维铁电体在存储器件的小型化、超高密度存储和低功耗方面具有广阔的应用前景。然而，许多硫代磷酸盐单层，即，CuInP $_2$ S $_6$的类似物（称为ABP $_2$ X $_6$）失去铁电性，而是表现出反铁电（AFE）或顺电有序。我们建议通过界面工程将AFE ABP $_2$ X $_6$单层调整到FE有序。其机理是ABP $_2$ X $_6$单分子膜的电荷极化和基底中的局部偶极子以及诱导电子极化之间存在耦合，这具有稳定FE有序的趋势。我们进一步对CuInP $_2$ Se $_6$和CuCrP $_2$ S $_6$单层及其范德华异质结进行了第一性原理计算。我们发现，AFE CuInP $_2$ Se $_6$单层成为FE与石墨烯，MoS $_2$，和h-BN单层界面。相反，CuCrP $_2$ S $_6$单层保持AFE，因为AFE和FE相之间存在大的能量差。将其与MoTe $_2$单层界面连接诱导异质结构的金属-绝缘体转变，而与极性表面MgO（111）界面连接可以将其驱动到FE。界面效应也可用于控制ABP $_2$ X $_6$多层膜的FE性质。我们进一步发现，在这些系统中的AFE到FE的过渡是电开关。特别是，它伴随着一个间接的直接带隙跃迁的CuInP $_2$ Se $_6$单层。我们的研究提供了一种有效的方法来调整的FE和电子性能的ABP $_2$ X $_6$薄膜…
2021-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Improper Ferroelectricity at the Monolayer Limit
Cornell University（康奈尔大学）；University of Nebraska, Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼茨晶体生长研究所）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Rice University（莱斯大学）；Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science（康奈尔卡弗里纳米科学研究所）；Princeton University（普林斯顿大学）
研究发现单层极限下的不正常铁电性，通过稳定主要序参量实现超薄铁电材料的制备。
2025-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Universal co-existence of photovoltaics and ferroelectricity from two-dimensional 3R bilayer BX (X=P, As, Sb)
二维材料中铁电性和光伏性的相互交织将使光伏性能的改善和控制成为可能。本文以2D 3R双层BX（X=P，As，Sb）为模型体系，研究了本征2Dout-of-plane（OOP）铁电材料的光伏特性，并试图探索通过改变铁电极化强度来调控其光电性能的策略。由于特殊的3R堆积引起的空间反转对称性破缺，在3R双层BX中会出现自发的OOP铁电极化，这种极化可以通过特定的层间滑动进行切换。OOP铁电性导致层间电荷转移，实现空穴和电子的有效空间分离，形成II型能带排列特性。此外，由于两个相同层的完美晶格匹配，3R双层BX比大多数传统的由不同材料制成的2D异质结构更稳定，并且在实验中更容易实现。3R双层BX具有中等的带隙、超高的载流子迁移率和有效的光吸收，其纳米器件具有大的光电流、高的光子响应率和优异的外量子效率。更重要的是，所有这些光电参数取决于本征OOP铁电强度。通过改变双层BX的层间距，可以有效地调节铁电极化，以达到最佳的光电性能。最后，我们强调了空间反转对称性破缺在3R双层BX之外的层状材料中实现铁电和光致发光协同调控的重要性和普遍性。
2021-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Emergent room-temperature ferroelectricity in spark-plasma sintered DyCrO$_3$ and LaCrO$_3$
通过放电等离子烧结在DyCrO$_3$和LaCrO$_3$中实现了室温铁电性，并发现LaCrO$_3$在290 K反铁磁有序，成为近室温多铁性材料。
2023-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Causes of ferroelectricity in HfO$_{2}$-based thin films: An $\textit{ab initio}$ perspective
我们提出了一个全面的第一性原理研究掺杂氧化物，以了解铁电正交[001]晶粒的形成。假设在生长的早期阶段存在四方晶系晶粒，匹配平面分析表明，四方晶系[100]晶粒可以在热退火过程中转变为正交晶系[001]，当它们被其他晶粒横向限制时。结果表明，在0%、2%和4%Si掺杂中，4%掺杂为四方[100]晶向正交[001]晶转变提供了最佳条件。这也适用于Al掺杂。我们还表明，对于铪$_{x}$锆$_{1-x}$ O $_{2}$，我们已经研究了${x}=1.00,0.75,0.50,0.25,0.00$，值${x}=0.50$提供了最有利的条件所需的转换。为了使这种转变优于四斜晶系[100]到单斜晶系[100]的转变，还需要存在如由顶部电极提供的面外限制。我们的研究结果阐明了机制，导致铁电性的氧化铝基薄膜，并提供了一个解释常见的实验观察的最佳范围的掺杂Si：HfO $_{2}$，Al：HfO $_{2}$和Hf $_{x}$ Zr $_{1-x}$ O $_{2}$。我们还提出了模型薄膜异质结计算的Ir/HfO $_{2}$ /Ir堆栈，以隔离的界面效应，我们表明是显着的。
2019-04-02 cond-mat.mtrl-sci
A new quantum hydrodynamic description of ferroelectricity in spiral magnets
针对强关联磁介质电极化特性缺乏理论模型的问题，研究基于多粒子量子流体力学方法，建立微观与唯象铁电理论关联，推导极化演化方程，可复现已知结果并预测新效应，为动态磁电效应研究提供工具。
2024-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct evidence of strong local ferroelectric ordering in a thermoelectric semiconductor
据认为，所提出的新的家庭的多功能材料，即铁电热电可能会表现出增强的功能，由于耦合的热电参数与铁电极化固体。因此，铁电热电材料具有重大的技术和基础意义。作为朝着这个方向迈出的第一步，最重要的是确定现有的高性能热电材料表现出铁电性。在此，通过对局域极化反转的直接测量，我们证明了最近发现的热电半导体$AgSbSe_{2}$具有局域铁电有序。利用压电响应力显微镜，我们证明了纳米尺度的铁电畴的存在，可以通过外部电场切换。这些观察结果是有趣的，因为$AgSbSe_{2}$以具有中心对称空间群（Fm-3 m）的立方岩盐结构结晶，因此预期没有铁电性。然而，从高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）测量，我们发现的证据，局部超结构的形成，我们认为，导致局部扭曲的中心对称安排在$AgSbSe_{2}$，并给出了所观察到的铁电性。Sb的立体化学活性$5s^{2}$孤对电子也可引起局部结构畸变，这在$AgSbSe_{2}$中产生铁电性。
2014-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Ordering process and ferroelectricity in a spinel derived from FeV2O4
已知尖晶石FeV 2 O 4表现出特殊的物理性质，这通常归因于两种阳离子的不寻常存在，这两种阳离子显示出自旋、轨道和晶格自由度之间的显著相互作用（分别在四面体和八面体位置上的Fe 2+和V3+）。本工作报告的实验重新调查这种材料的基础上广泛的技术组合，包括X射线衍射，能量色散和穆斯堡尔谱，以及磁化，热容，介电和极化测量。特别注意的是，首先要建立确切的阳离子组成的调查样品，这被发现是Fe1.18V1.82O4。所有的物理性质都指出了一个复杂的有序化过程，在TS = 138 K时发生结构转变，然后在TN 1 = 111 K和TN 2 = 56 K时发生两个连续的磁结构转变。后一个转变标志着电极化的强度的出现，详细分析了磁化数据，讨论了T<TN 2时磁态的性质。考虑到两个自旋耦合，以及Jahn-Teller效应和自旋轨道稳定机制，提出了一个整体的解释的转变序列。最后，在最近的模型的基础上，在Fe 1.18V 1.82O4的铁电性的起源进行了讨论。
2012-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Polarization boost and ferroelectricity down to one unit cell in layered Carpy-Galy La$_{2}$Ti$_{2}$O$_{7}$ thin films
本研究通过应变工程在La$_2$Ti$_2$O$_7$薄膜中实现极化增强，3%拉伸应变促进逐层生长，获得18 $μ$C/cm$^2$的极化强度（比先前高3倍），并证实铁电性可保持至单胞厚度，为铁电器件应用奠定基础。
2024-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flexoelectricity and surface ferroelectricity of water ice
本研究通过实验发现冰具有弯曲电效应，并意外观测到约160K的近表面铁电相变，揭示了冰的弯曲电特性在低成本换能器及雷暴起电等自然现象中的潜在应用。
2025-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic Ferroelectricity due to Orbital Ordering
Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), National Institute for Materials Science (NIMS)（物质结构纳米建筑学研究中心，日本国立材料科学研究所）
通过激活轨道自由度实现铁磁铁电性，核心在于利用反铁磁轨道有序打破对称性，从而在单一相中结合两种铁电序。
2026-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emergent giant ferroelectric properties in cost-effective raw zirconia dioxide
该研究在室温下正交晶系ZrO2薄膜中观测到高达53 μC/cm2的巨铁电剩余极化，该性质源于电场诱导的反铁电到铁电相变，揭示了ZrO2薄膜的本征铁电性。
2024-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferroelectric polarization controlled orbital Hall conductivity in a higher-order topological insulator: \textit{d1T}-phase monolayer MoS$_2$
Shanghai University（上海大学）
研究探讨了单层d1T相MoS₂作为高阶拓扑绝缘体的特性，揭示了铁电极化对轨道霍尔电导的调控作用，为可调轨道霍尔效应提供了理论和材料基础。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Asymmetric dynamical charges in two-dimensional ferroelectrics
针对范德华铁电体与传统铁电体的差异，研究揭示其动力学电荷具空间调制和本征不对称性，且二维材料非对角动力学电荷因边界条件始终不对称，为理解新型铁电性提供关键依据。
2024-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron and hole doping of monolayer WSe2 induced by twisted ferroelectric hexagonal boron nitride
本研究发现折叠扭转 hBN 的铁电极化可在相邻单层 WSe2 中诱导局部 n/p 型掺杂，并以 WSe2 作为光学探针实现掺杂类型与密度的界面位置调控。
2023-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Ferrimagnetic LiFe$_2$F$_6$: Charge Ordering Mediated Magnetoelectricity
三金红石型LiFe $_2$ F $_6$是具有Fe $^{2+}$ /Fe $^{3+}$构型的电荷有序材料。本文从理论上研究了它的磁性、电子结构、相变和电荷有序等物理性质。一方面，电荷有序化导致了具有大极化的不适当的铁电性。另一方面，它的磁性基态可以通过适度的压缩应变从反铁磁调谐到亚铁磁。因此，LiFe $_2$ F $_6$可以是具有大磁化和极化的稀有多铁性。最重要的是，由于电荷有序是铁电性和磁化的共同成分，因此可以通过翻转极化来完全切换净磁化，从而呈现固有的强磁电效应和期望的功能。
2017-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Influence of Built-in Electric Fields on the Optoelectronic and Catalytic Properties of Two-Dimensional Materials
本研究聚焦二维材料铁电性探索背景，分析内建电场相关的面外铁电性相对面内铁电性的应用优势，指出二维铁电材料的独特性能对下一代电子器件发展的关键价值。
2025-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Intercorrelated ferroelectrics in 2D van der Waals materials
二维关联铁电体是凝聚态物理中的一个基本现象，它表现出面内和面外铁电性的耦合。目前的研究是基于单层双向反转不对称的范式，这限制了二维互关联铁电体到极少数系统。在这里，我们提出了一个新的计划，实现二维相互关联的铁电体使用范德华力（vdW）的相互作用，并将此计划应用到一个庞大的家庭的二维vdW材料。利用第一性原理，我们证明了二维vdW多层膜，例如BN，MoS_2，InSe，CdS，PtSe_2，Ti_2O，SnS_2，Ti_2CO_2等，可以表现出耦合的面内和面外铁电性，从而产生2D相互关联的铁电铁电物理。我们进一步预测，这种相互关联的铁电体可以表现出许多不同的属性，例如，电完全控制的自旋纹理在三层PtSe 2和电永久控制的谷对比物理在四层VS 2。这一发现为二维互关联铁电体的研究开辟了新的方向。
2020-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Electromagnon excitations in modulated multiferroics
螺旋磁体铁电性的唯象理论[M. Mostovich，Phys. Rev. Lett. 96，067601（2006）]被概括为描述具有均匀铁电极化和空间调制铁电极化的一致状态。本说明书中的关键点是磁电耦合的对称部分，因为尽管与均匀分量无关，但它对极化的非均匀部分起着重要作用。我们在调制磁系统的一般例子中说明了这一重要性：纵向和横向自旋密度波状态和平面摆线相位。我们发现，即使在没有均匀铁电性的情况下，极化关联函数遵循系统的软磁行为，由于磁电效应。我们的结果可以很容易地推广到更复杂类型的磁有序，并且应用可能涉及凝聚态物理中的各种自然和人工系统（例如，可以从动态介电响应测量中提取磁振子特性）。
2008-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Femtoscale magnetically induced lattice distortions in multiferroic TbMnO3
以TbMnO 3为代表的磁电多铁性材料同时具有磁性和铁电性的长程序。磁序基本上已经被理解，而铁电性的本质仍然比较难以捉摸。提出的竞争模型来解释铁电性分别与电荷转移和离子位移。利用磁电耦合，我们利用电场产生单磁畴态，并利用磁场诱导离子位移。在这些条件下，干涉电荷-磁X射线散射产生，编码位移的振幅和相位。当结合理论分析，我们的数据使我们能够解决在飞秒尺度的离子位移，并表明，这种位移的零场铁电矩作出了重大贡献。
2011-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unconventional Ferroelectric Switching via Local Domain Wall Motion in Multiferroic $ε$-Fe2O3 Films
铁电和多铁性薄膜中确定性的极化反转对于它们在纳米电子器件中的开发至关重要。虽然铁电性已经研究了近一个世纪，但在许多材料的文献中，矫顽场和饱和极化的报道值存在重大差异。这就提出了关于极化反转背后的原子尺度机制的问题。本文报道了室温下铁磁性和铁电性相结合的材料$ε$ -Fe_2 O_3薄膜的非常规铁电开关。高分辨率原位扫描透射电子显微镜（STEM）实验和第一性原理计算表明，在$ε$ -Fe 2 O3中的极化反转仅发生在预先存在的畴壁周围，在250 - 500 kV/cm的中等电场中触发局部畴壁运动。计算表明，在畴壁开关的激活势垒是近四分之一，对应于最有可能的过渡路径内$ε$ -Fe 2 O 3域。此外，畴壁提供对称性降低，这被证明是必要的铁电开关。$ε$ -Fe 2 O3中的局部极化反转限制了宏观铁电响应，并为如何在其他相关铁电材料中通过畴结构设计来定制铁电性能提供了重要提示。
2019-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the surface polarization in polar perovskites studied from first principles
用第一性原理研究了极性钙钛矿BaTiO $_3$和PbTiO $_3$的（001）面。对于这两种情况下的极化，最稳定的TiO-终止界面显示固有的铁电性。在最顶层中，其中O原子在Ti上方$>$ 0.1 μ m处，这导致电子状态的金属性而不是绝缘性行为，这可能对多铁性隧穿结具有重要意义。
2008-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer Sliding-Induced Intralayer Ferroelectric Switching in Bilayer Group-IV Monochalcogenides
具有铁电性质的二维材料打破了传统铁电材料的尺寸效应，在小尺度上开启了铁电相关应用的前所未有的潜力。本文利用密度泛函理论（DFT）计算了一组第IV族单硫族化合物（MX，M = Ge，Sn，X = S，Se）的摩擦铁电行为。当层间在平面内单位单元长度上滑动时，顶层表现出可逆的层内铁电切换，导致双层MX中的铁电（40 $μ$ C/cm $^2$电极化的强度）和反铁电状态之间的可逆转变。我们的研究结果表明，层间范德华相互作用，这通常被认为是弱的，实际上可以产生一个面内晶格畸变，从而导致断裂/形成层内共价键的顶层，导致观察到的摩擦铁电现象。这种独特的性质具有几个优点，用于现有的压电和摩擦电纳米发电机的能量收集。层间滑动引起的极化变化高达40 $μ$ C/cm $^2$，这可以产生比基于MoS $_2$的纳米发电机高两个数量级的开路电压。极化变化发生在一段时间内，层间滑动超过一个单元电池的长度，导致一个小的极化变化率，从而导致一个小的短路电流。理论预测的摩擦-铁电双层MX在中等滑动速度1 m/s下的功率输出比MoS $_2$纳米发电机高4个数量级，表明在能量收集应用中具有巨大的潜力。
2021-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Mismatch between Raman shear modes and ferroelectric polarization in 3R-MoS$_{2}$
University of Rostock（罗斯托克大学）；Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）；NIMS（国立材料研究所）
本文结合KPFM与低频拉曼光谱研究3R-MoS₂，发现ABA与BAB堆叠在KPFM中无法区分但剪切模差异显著，标准键极化率模型无法解释该差异，需采用光谱-扫描探针结合的方法确定滑动铁电堆叠序。
2026-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
