A Multipolar Approach to Sliding Ferroelectricity
Cornell University(康奈尔大学)
本文提出一种结合群论与Wannier轨道畸变分析的多极方法,通过密度泛函理论揭示滑动铁电体中孤对电子偶极与四极畸变驱动极化的机制。
2026-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Resolving Polarization Switching Pathways of Sliding Ferroelectricity in Trilayer 3R-MoS2
本研究利用光学技术和层分辨激子响应,揭示三层 3R-MoS2 中界面钉扎畴壁依次释放所决定的多条极化翻转路径。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall 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
Superlubric sliding ferroelectricity
本文提出由石墨烯或BN等中间层隔开的同质双层中的超润滑滑动铁电性,利用非公度界面将切换势垒降低约1至2个数量级,显著提升铁电器件性能。
2025-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiple sliding ferroelectricity of rhombohedral-stacked InSe for reconfigurable photovoltaics and imaging applications
本研究在未掺杂的菱方堆叠 γ-InSe 中观察到多重状态的滑移铁电性,并基于 graphene/γ-InSe/graphene 隧道器件实现了电场可调的体光伏效应与快速实时成像,拓展了二维滑移铁电材料在光伏与成像领域的应用潜力。
2024-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tunable vertical ferroelectricity and domain walls by interlayer sliding in $β$-ZrI$_{2}$
垂直铁电性是指由于面内离子位移而产生的净偶极矩,在过渡金属二硫属化合物中被发现后,引起了人们极大的关注。基于第一性原理计算,我们报告的证据强大的垂直铁电性层间滑动的层状半导体$β$ $_{2}$,一个姐妹材料的极性半金属MoTe $_{2}$和WTe $_{2}$。在ZrI $_{2}$的铁电性的微观起源是由于电子电荷的三层内的不对称移位,揭示了一个微妙的相互作用的刚性滑动位移和电荷重新分配到厚度的厚度。我们进一步研究了铁电畴界的变化,并预测了一个稳定的带电畴壁与准二维电子气和高内置电场,可以增加电子迁移率和机电响应的多功能设备。半导体行为和一个小的开关势垒的ZrI $_{2}$持有承诺的新的铁电应用,我们的研究结果提供了重要的见解,为进一步发展slidetronics铁电。
2021-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Super Moiré Domain Tessellations, Sliding Ferroelectricity, and Reconfigurable Quantum Dot Arrays in Twisted Trilayer Hexagonal Boron Nitride
Korea Institute for Advanced Study(韩国高等科学研究院);Ewha Womans University(梨花女子大学)
研究揭示扭曲三重层六方氮化硼中摩尔域相互作用导致的非传统电场响应,以及量子点阵列的可重构特性,为量子技术提供新平台。
2026-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering topological phase transitions via sliding ferroelectricity in MBi2Te4 (M = Ge, Sn, Pb) bilayers
提出利用层间滑动铁电反转调控 MBi2Te4 双层拓扑相,第一性原理计算证实其可实现可逆能带反转、室温量子自旋霍尔效应及非易失可重构量子器件设计。
2025-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Sliding ferroelectricity in a bulk misfit layer compound (PbS)$_{1.18}$VS$_2$
本研究利用块体错配层化合物(PbS)₁.₁₈VS₂中天然交替堆叠形成的莫尔结构,通过X射线衍射、扫描探针显微镜和电子显微镜证实了由小扭转角孪晶诱导的滑移铁电性及其表面电势。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing sliding ferroelectricity in bilayer T$_\mathrm{d}$-WTe$_2$ with high-harmonic generation
TU Graz(格拉茨工业大学);Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter(马普物质结构与动力学研究所);Flatiron Institute(平顿研究所);Universidad del País Vasco UPV/EHU(巴斯克大学)
通过高阶谐波生成研究双层T$_\mathrm{d}$-WTe$_2$的滑动铁电性,揭示铁电态对称性破缺对极化解耦谐波谱的影响,证实高阶谐波光谱作为非侵入性探测二维量子材料滑动铁电性和晶格对称性的有效性。
2026-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Sliding ferroelectricity tunable conventional and anomalous spin Hall effects in bilayer 1T'-WTe2
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)
提出利用滑移铁电性调控双层1T'-WTe2中的传统和反常自旋霍尔效应,实现无外磁场垂直磁化翻转,并发现显著增强的自旋霍尔电导率。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconducting cavity probes sliding ferroelectricity in small-angle twisted WSe$_2$
Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所);Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel(格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、内耳研究所);Indian Institute of Science(印度科学学院);National Institute for Materials Science(日本国立材料研究所)
通过将小角度平行堆叠的WSe$_2$嵌入超导共面波导腔,测量其高频交流响应,观察到电容和品质因数的迟滞行为,证实了滑动铁电性并揭示了畴壁运动引起的弛豫效应。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Unconventional Magnetism, Sliding Ferroelectricity, and Magneto-Optical Kerr Effect in Multiferroic Bilayers
Xi’an Jiaotong University(西安交通大学);Southeast University(东南大学);University of L'Aquila(拉奎拉大学);Shanghai University(上海大学);University of Oxford(牛津大学)
本研究通过第一性原理计算和对称性分析,发现多铁性双层中层间滑动可调控电子、磁性和磁光性质,实现维度驱动的交错磁性交叉及铁电态,且自旋极化、铁谷极化和克尔角可被滑动铁电性或奈尔矢量反转,为超低功耗器件提供新途径。
2026-09-21 cond-mat.mes-hall 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
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
Sliding Ferroelectric Tunnel Junctions
最近,实验报道了交错双层六方氮化硼(BBN)中的铁电极化及其新颖的滑动反转机制(Science 2021,372,1458; 2021,372,1462),这为实现具有新功能的范德华(vdW)铁电器件铺平了新的道路。在这里,我们开发了VDW滑动铁电隧道结(FTJ)使用滑动铁电BBN单元作为势垒,并通过第一性原理探索其与不同铁电态和金属接触的输运性质。研究发现,电极/BBN接触电场淬灭了交错BBN中的铁电性,导致非常小的隧穿电阻(TER)。在Au和BN之间插入高迁移率2D材料可以恢复BBN铁电性,在滑动FTJ中达到约10,000%的巨大TER。最后,我们研究了金属接触和厚度对滑动FTJ隧穿特性的影响。vdW滑动FTJ的巨大TER和多个非易失性电阻态显示了其在具有高存储密度的压控纳米存储器中的应用前景。
2021-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Disorder Dynamics and Multi-Domain Kinetics on the Sliding Ferroelectricity of CVD-Grown 3R-WSe2 Bilayers
Indian Institute of Technology, Kharagpur(印度理工学院哈格普尔分校)
本研究利用石墨烯基铁电场效应晶体管研究CVD生长的3R-WSe2双层滑动铁电性,发现生长诱导的结构无序显著影响极化翻转,而多畴动力学主导铁电响应的演化。
2026-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Phase competition and negative piezoelectricity in interlayer-sliding ferroelectric ZrI$_2$
层间滑动铁电性是近年来提出的一种非传统的在范德华多层膜中追求电极性的方法,在WTe $_2$双层膜中得到了实验证实,尽管它是金属的。最近,另一个范德瓦尔斯系统,即,$_2$双层被预测表现出具有面内和面外极化的层间滑动铁电性[Phys. Rev. \textbf{103},165420(2021)]。本文研究了$_2$块体,它具有两个竞争相($α$ \textit{vs} $β$),这两个相都是从共同的母体$s$ -相衍生而来的。$β$具有相当大的面外偏振($0.39$ $μ$ C/cm $^2$),而其面内分量得到完全补偿.它们的近似能量提供了通过适度的静水压力和单轴应变来调谐基态相位的机会。此外,$β$ $_2$中的负纵向压电性主要由作为层间滑动铁电性的独特特征的ZrI $_2$层的增强偶极子贡献,这不同于许多具有负纵向压电性的其它层状铁电体如CuInP $_2$ S $_6$。
2021-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intertwined Ferroelectricity and Topological State in Two-Dimensional Multilayer
铁电性和能带拓扑的相互交织将使拓扑状态的非易失性控制成为可能,这对于具有低能耗和高响应速度的纳米电体具有重要意义。然而,设计新系统的原理尚不清楚,并且缺乏实现两个参数命令共存的可行方法。本文提出了一种基于第一性原理计算的滑动拓扑多层膜设计二维铁电拓扑绝缘体的通用方法。以三层Bi2Te3为模型系统,研究了在基于van der Waals多层膜的二维拓扑绝缘体中,通过特定的层间滑动可以诱导出面内和面外铁电性,从而实现铁电性和拓扑有序的共存.序参量的强耦合使得拓扑态对极化翻转敏感,实现了拓扑性质的非易失性铁电控制。所揭示的设计准则和铁电拓扑耦合不仅对二维晶格中耦合铁电和拓扑物理的基础研究有用,而且还使纳米器件中的新应用成为可能。
2021-02-15 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
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
Nonvolatile Electrical Control of Spin via Sliding Fractional Quantum Multiferroics
通过滑动分数量子多铁性材料实现非挥发性电控磁矩,结合滑动铁电性和分数量子铁电性,具有高效开关和强磁电耦合特性。
2025-12-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
2D ferroelectricity accompanying antiferro-orbital order in semi-metallic WTe$_2$
本研究利用基于密度泛函的多能量尺度对称性分析,揭示双层和三层 WTe2 的弱面外铁电性与强面内反铁轨道序共存,并解释其在 350 K 仍稳定的机制。
2025-07-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectric metals in van der Waals bilayers
提出一种基于范德华相互作用、由非极性金属单层构建二维铁电金属的通用方案,并通过FeSe和H-MnTe2的第一性原理计算验证层间滑动极化反转及多铁性。
2024-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Undamped Soliton-like Domain Wall Motion in Sliding Ferroelectrics
本研究结合机器学习辅助分子动力学模拟与场论分析,预测滑动铁电体中存在无阻尼类孤子畴壁运动,发现3R-MoS2畴壁在外场移除后仍保持恒定速度。
2025-02-20 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Combining intrinsic and sliding-induced polarizations for multistates in two dimensional ferroelectrics
本文提出结合本征与滑移诱导极化,利用能垒差异和对称破缺实现逐层滑移与翻转,在1T"双层和三层中实现六态和十态,为下一代存储器件提供新设计路线。
2025-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer sliding direction as a symmetry selector in altermagnetic bilayer Fe2WS4: Switchable anomalous Hall and anomalous valley Hall effects
Jishou University(吉首大学)
研究交替磁双层Fe2WS4,通过第一性原理计算表明层间滑动方向是对称性选择控制参数。对角滑动可实现铁电可切换的反常霍尔效应,轴向滑动能导致可切换的反常谷霍尔效应,确立其为控制多种特性的非易失性对称性选择器。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sliding-Reversible Bandgap Modulation in Irreversible Asymmetric Multilayers
提出一种利用外部电场驱动可逆滑移极化调制非对称二维多层不可逆背景极化的通用设计原理,实现非易失性带隙调制,带隙变化达0.3 eV并支持半金属-半导体转变。
2024-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Sliding multiferroicity in hexagonal stacked CrI3
本研究通过堆叠序工程在极性六方堆叠CrI3中实现新型滑动多铁性,利用层间自旋极化电荷转移实现0.4V低电压非易失性磁翻转,为低功耗二维电子与自旋电子器件提供新途径。
2025-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in strained Hf$_2$CF$_2$ monolayer
低维铁电体是一种极具应用价值的物理现象。在这里,从理论上研究了官能化的MXene Hf $_2$ CF $_2$单层,其在中等双轴压缩应变下表现出非极性到极性的转变。伴随着这种结构转变,发生金属-半导体转变。单侧氟层的面内位移导致偏振指向面外。这种铁电性是非常规的,类似于最近提出的层间滑动铁电性,但不完全相同。由于其特定的六瓣势能分布,可能的铁电开关路径和畴壁是不平凡的,这是通过金属顺电态介导的。在这个意义上,可以通过重塑铁电畴来操纵金属壁。
2021-11-16 cond-mat.mes-hall 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
Modulation of Polarization and Metallicity in Janus Sliding Ferroelectrics
Indian Institute of Science(印度科学学院)
研究通过密度泛函理论分析了基于过渡金属二硫化物的Janus滑动铁电双层,发现其内在电场可调节层间极化和电子带结构,从而提高极化并减少带隙,为设计低带隙铁电体和潜在铁电金属提供新路径。
2025-12-22 cond-mat.mtrl-sci
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
Sliding and superlubric moiré twisting ferroelectric transition in HfO2
通过扭转变形和滑动机制,在HfO2中实现低势垒的铁电切换,揭示了超润滑特性及莫尔图案对极化的影响。
2025-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity originating from polar moiety flipping
该研究提出一种由极性原子基团翻转实现极化反转的新型铁电机制,并以含 OH 基团的 Pb$_{10}$(PO$_4$)$_6$(OH)$_2$ 为例说明其不同于传统位移、无序—有序及层间滑动机制。
2025-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Tunable ferroelectricity in oxygen-deficient perovskites
本文通过第一性原理计算预测具有Grenier结构和有序氧空位的氧化物钙钛矿可实现可调铁电性,发现阳离子尺寸与稀土元素选择可调控自发极化和翻转势垒,为微电子应用提供了新材料方向。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Robust Zeeman-type band splitting in sliding ferroelectrics
本文通过密度泛函理论和对称性分析,揭示了R堆叠MX$_2$双层在滑移铁电相变路径中,其源于金属原子棱柱配位极性的Zeeman型能带分裂具有极强的稳健性,与滑移方向无关,为范德华双层中的铁电自旋电子学提供了新机遇。
2023-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Unconventional Ferroelectricity in Non-Moir'\e Graphene on Hexagonal Boron Nitride Boundaries and Interfaces
The University of Hong Kong(香港大学);HK Institute of Quantum Science & Technology, The University of Hong Kong(香港大学量子科学与技术研究所);National Institute for Materials Science(物质材料研究机构)
研究通过设计特定的六方氮化硼边界和界面,在石墨烯-六方氮化硼范德华异质结中实现了非常规铁电性,揭示了界面相互作用的复杂性。
2026-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
General Theory for Bilayer Stacking Ferroelectricity
本文提出双层堆叠铁电性通用理论,通过群论分析80个层群中的对称性规律,解释滑动铁电性等已有现象,并证明堆叠中心对称单层(如CrI3)可引入铁电性与多铁性,为设计双层铁电器件奠定基础。
2022-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Stacking-tunable multiferroic states in bilayer ScI2
Henan University(河南大学);Hanyang University(汉阳大学)
双层ScI₂通过调控堆叠构型实现磁性、铁电性和谷极化的可调性。
2025-10-18 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
Photo-magnetization in two-dimensional sliding ferroelectrics
光-物质相互作用是理解和操纵材料的几何和电子行为的关键途径之一,特别是二维材料,由于其高的表面积与体积比而具有光学可及性。在目前的工作中,我们集中在最近发现的二维滑动铁电材料,其中的平面外的电极化的强度可以切换与一个小的水平平移在一个层。结合对称性分析和第一性原理计算,我们预测光照射可以将非平衡磁矩注入到滑动铁电体中。这种磁矩由自旋和轨道自由度贡献组成。我们使用$\mathrm{ZrI}_2$、$\mathrm{WTe}_2$和$\mathrm{MoS}_2$双层铁电体来说明我们的理论。在中等光照射下,可以在这些系统中产生$0.1-1$ $μ_B$量级的非平衡磁矩,这也取决于入射光的偏振性质。此外,我们表明,这种光注入磁性改变其符号时,滑动偶极矩开关。这种光致磁化可以通过磁光方法(如克尔或法拉第效应)检测到,这是滑动铁电性的一个指标。因此,可以使用全光泵浦和探针装置来测量和检测微小的滑动铁电相。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Suppressed Ferroelectricity in k-Ga$_2$O$_3$: Interplay Between Polarization and Lattice Domain Walls
本文利用机器学习势揭示k-Ga2O3中极化畴壁与晶格畴壁的相互作用机制,解释了实验与理论铁电性能差异,并提出通过晶格畴工程调控铁电响应。
2025-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of ferroelectric superconductors with reversible superconducting diode effect
非中心对称超导体可以具有超导二极管效应,其中当时间反演对称性也被破坏时,在相反方向上的临界电流是不同的。我们从理论上提出铁电性和超导性共存的铁电超导体可以支持铁电可逆超导二极管效应。通过第一性原理计算,我们预测单层CuNb $_2$ Se $_4$(即,双层NbSe $_2$插入Cu)是这样的铁电超导体,其中铁电性控制层极化以及自旋-轨道耦合引起的自旋分裂的符号。由于临界电流的非互易效应与自旋分裂成正比,因此在铁电性电开关时,超导二极管效应是可逆的。当我们使用CuNb $_2$ Se $_4$作为模型体系时,预测的效应可以出现在一类层间滑动诱导铁电性的二维超导双层膜中。我们的工作为研究二维材料中超导性和铁电性之间的相互作用打开了大门。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ultrafast Sliding Ferroelectric Switching in Bilayer Hexagonal Boron Nitride Revealed by Deep Learning Molecular Dynamics
Department of Materials Engineering, the University of Tokyo(东京大学材料工程系);Institute of Industrial Science, the University of Tokyo(东京大学工业科学研究所)
研究通过深度学习分子动力学揭示双层六方氮化硼中超快滑移铁电开关机制,采用数据驱动框架预测Born有效电荷,实现大规模非平衡分子动力学模拟,验证了单域刚性滑移的可行性。
2026-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Switchable and unswitchable bulk photovoltaic effect in two-dimensional interlayer-sliding ferroelectrics
自发极化和体光生伏打效应是铁电材料中两个共同存在的物理性质。铁电有序的翻转通常伴随着BPVE的开关,因为两者在反转对称性下都是反转的。在这项研究中,我们报告了独特的BPVE字符在二维(2D)层间滑动铁电材料具有不可切换的面内BPVE(光致光电流在xy平面)和可切换的面外BPVE(光致极化沿z方向)。抽象双层晶体模型中的对称性分析和第一性原理计算验证了这些性质。这是因为层间滑移引起的正负铁电态之间存在镜像对称性,不能使所有的BPVE张量元翻转。这一发现扩展了对铁电性与BPVE之间关系的理解。一方面,可切换面外BPVE可用于设计可切换光电器件。另一方面,面内BPVE对铁电翻转具有很强的鲁棒性,并且不可切换的特性有利于构造更大规模的光电器件。
2022-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Deterministic and Efficient Switching of Sliding Ferroelectrics
本研究通过DREAM-Allegro神经网络模拟,发现倾斜电场可确定性且高效地切换BN双层滑动铁电体的极化,并降低临界场强,该方法对同类材料具有普适性。
2024-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Doping induced itinerant ferromagnetism and enhanced ferroelectricity in BL-InSe
Sichuan Normal University(四川师范大学)
BL-InSe中通过掺杂诱导铁磁性和铁电性共存,揭示了非极性和非磁性半导体中多铁性的实现途径。
2026-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sliding ferroelectric control of unconventional magnetism in stacked bilayers
本文提出一种通过滑移铁电性控制非常规磁性的通用堆叠规则,结合对称性分析与第一性原理计算,在交替磁体和补偿亚铁磁体双层中实现了电极化与自旋极化及反常霍尔效应的同步切换,为双层系统磁电耦合提供了新策略。
2025-07-14 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