Electrically switchable Rashba-type Dzyaloshinskii-Moriya interaction and skyrmion in two-dimensional magnetoelectric multiferroics
由于拓扑磁性在信息存储和逻辑技术中的应用前景，实现拓扑磁性及其电控制是自旋电子学的热点课题。在这里，我们揭示了这两个可以实现在二维（2D）磁电多铁性。利用第一性原理计算，我们证明了在具有垂直电极化的强度的二维多铁性材料中，通过Rashba效应可以诱导出强的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction），这是形成奇异手征磁性的关键因素.我们验证了这种显着的双折射可以促进亚10 nm skyrmion在二维多铁性与垂直磁各向异性，如CrN单层。此外，在二维多铁性材料中，磁化和电极化的强度的存在为我们提供了独特的机会，有效地电控制的强度和手性的双金属，从而拓扑磁性。作为例子，我们介绍了四种具有不同手征性和极性的多铁性Skyrmions，它们可以被外场操纵。
2020-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Polarity control of carrier injection at ferroelectric/metal interfaces for electrically switchable diode and photovoltaic effects
研究了Pt/BiFeO3/SrRuO3薄膜电容器的开关铁电二极管效应及其物理机制。我们的电测量结果支持，附近的Pt/BiFeO3界面生长的样品，有缺陷的层（可能是一个富氧空位层）成为形成和干扰载流子注入。因此，我们使用了一个电气培训过程，以获得铁电控制的二极管极性，通过改变极化方向，使用外部偏置，我们可以切换正向和反向二极管之间的传输特性。我们的系统的特点是与一个矩形的极化磁滞回线，我们证实了二极管的极性切换发生在铁电矫顽电压。此外，我们观察到的二极管的极性和相关的光伏响应依赖于铁电畴配置的同时切换。我们的详细研究表明，极化电荷可以影响铁电/金属界面处的肖特基势垒，导致界面载流子注入的调制。极化调制载流子注入的量可以影响空间电荷限制的体电流-电压（J-V）行为从欧姆（即，J~V）到非线性（即，J~V ^n，其中n为\geq 2）。体导电和极化调制载流子注入的这种组合解释了铁电电容器中可开关二极管效应的详细物理机制。
2011-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Electrically controlled nonvolatile switching of single-atom magnetism in a Dy@C84 single-molecule transistor
本研究在Dy@C84单分子晶体管中实现电控单原子磁性非易失性切换，磁矩从3.8 μB变为5.1 μB，磁阻从600%增至1100%，为高温高稳定单原子磁存储提供新途径。
2024-03-17 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Electrically Switchable Metadevices via Graphene
超材料将亚波长谐振结构结合在一起，以克服传统材料的局限性。有源元器件的实现一直是一个突出的挑战，它要求电可重构组件在宽动态范围的宽频谱上工作。然而，超材料的现有能力不足以实现这一目标。在这里，通过将无源超材料与有源石墨烯器件集成，我们展示了一类新的在微波频率下工作的电控有源元器件。所制造的有源元器件能够有效地控制电磁波的幅度（> 50 dB）和相位（> 90°）。在这个混合系统中，石墨烯作为一种可调的德鲁德金属，控制被动超材料的辐射。此外，通过集成可单独寻址的元器件阵列，我们展示了一类新的空间变化的数字元表面的局部介电常数可以重新配置与施加的偏置电压。此外，我们重新配置谐振频率的开口环谐振器，而不改变其振幅通过阻尼的两个耦合超颖表面之一，通过石墨烯。我们的方法是通用的，足以实现各种超材料系统，可以产生新的应用，从电开关隐身设备自适应伪装系统。
2019-03-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electrically switchable vacancy state revealed by in-operando positron experiments
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；General Flash（通用闪光）；Washington State University（华盛顿州立大学）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
研究通过正电子湮灭光谱发现铜中可逆电控空位态，证实电流驱动下非平衡缺陷产生，揭示空位到团簇的松弛层次，显示电流诱导弗伦克尔对生成。
2026-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Origins of anisotropic transport in electrically-switchable antiferromagnet $\mathrm{Fe_1/3NbS_2}$
最近的反铁磁嵌入过渡金属二硫属化物$\mathrm{Fe_{1/3}NbS_2}$的实验已经证明了可逆的电阻率开关的应用正交电流脉冲低于其磁有序温度，使$\mathrm{Fe_{1/3}NbS_2}$有希望的自旋电子学应用。在这里，我们进行密度泛函理论计算与哈伯德U修正的磁顺序，电子结构，和晶体$\mathrm{Fe_{1/3}NbS_2}$的输运性质，澄清不同的电阻状态的起源。实验上提出的两个反铁磁基态，对应于面内条纹和锯齿有序，计算接近简并。计算的费米面的面内截面是各向异性的两个磁序，与Hubbard U值的敏感的各向异性程度。面内电阻，计算内的久保线性响应形式主义使用恒定的弛豫时间近似，也是各向异性的，支持一个假设，即电流引起的电阻变化是由于重新填充的AFM域。我们的计算表明，在锯齿形阶段的$\mathrm{Fe_{1/3}NbS_2}$的输运各向异性相对于条纹减少，与实验中的电阻率变化的相对幅度一致。最后，我们的计算揭示了电流域响应的可能方向性，具体来说，对于给定的电流方向，哪些域在能量上稳定。
2021-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Electron transport across electrically switchable magnetic molecules
研究了由两个磁中心组成的模型磁性分子的电子输运性质，两个磁中心的交换耦合可以通过纵向电场改变。在一般情况下，我们发现一个负微分电导在低温下起源于不同的散射振幅的单重态和三重态。更有趣的是，当分子与引线强耦合且磁中心处的电位降仅弱依赖于磁位形时，我们发现存在一个临界电压V_C，在此电压下电流变得与温度无关。这对应于低温电流噪声中的峰值。在这样的限制下，我们证明了二次电流波动与电导波动和温度之间的乘积成正比。
2009-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable valley polarization, spin/valley filter, and valve effects in transition-metal dichalcogenide monolayers interfaced with two-dimensional ferromagnetic semiconductors
过渡金属二硫属化物单层中的电子谷驱动新的物理学，并允许设计多功能架构的应用。我们建议通过能带工程来操纵这些系统中的自旋/谷滤波器和阀器件的电子谷。在我们的策略中，电子谷直接耦合到二维铁磁体的自旋极化态，而不是在以前的研究中广泛使用的磁邻近效应。我们发现，这种耦合的结果在谷选择性的间隙开放，由于自旋动量锁定在过渡金属二硫属化物单层。这种物理现象引起了各种意想不到的电子性质和现象，包括半金属性，电可切换的谷极化，自旋/谷过滤器和阀效应的过渡金属二硫属化物单层。基于第一性原理计算，我们在MoTe $_2$/CoCl $_2$和CoCl $_2$/MoTe $_2$/CoCl $_2$ van der Waals异质结中进一步证明了我们的想法.因此，我们的研究提供了一种新概念器件的过渡金属二硫属化物单分子膜的电子谷工程的方法。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall 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
Ultra-compact nonvolatile phase shifter based on electrically reprogrammable transparent phase change materials
高能效可编程光子集成电路（PIC）是片上经典和量子光学技术的基石。光学移相器构成了实现这些可编程PIC的基本构建块。到目前为止，载波调制和热光效应分别是超快和低损耗移相器的选择现象;然而，一旦电源关闭，它们携带的状态和信息就会丢失-它们是易失性的。这种不稳定性不仅会影响能源效率，因为它们需要恒定的电力供应，而且还会使它们无法应用于新兴的应用，如内存计算。为了规避这一限制，我们引入了一种新的相移机制，利用非易失性折射率调制结构相变的Sb $_{2}$ Se $_{3}$，一种双稳态透明相变材料。在硅基绝缘体上实现了一种零静态功耗电驱动移相器，记录相位调制高达0.09 $π$ / $μ$ m，插入损耗低至0.3 dB/ $π$，并可通过流线型设计进一步提高。我们还开创了一步部分非晶化方案，以提高PCM器件的速度和能效。基于超紧凑型PCM移相器，展示了各种可编程光子器件。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Half-magnetization plateau and the origin of threefold symmetry breaking in an electrically-switchable triangular antiferromagnet
我们对三角晶格反铁磁体Fe $_{1/3}$ NbS $_2$进行了高场磁化测量。我们观察到一个平台的磁化集中在大约一半的饱和磁化强度在很宽的温度范围和磁场。从密度泛函理论计算，我们确定了一组可能的磁交换常数。将这些常数代入我们材料的最小哈密顿量模型中，我们发现$Z_3$对称破缺基态的平台和平台都是由面间和面内反铁磁相互作用的竞争引起的.这些发现是有关的铁$_{1/3}$ NbS $_2$，这使得在相对较低的电流密度的反铁磁纹理的电开关的磁电性能。
2020-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrically Switchable van der Waals Magnon Valves
范德华磁体已经成为探索高度可调自旋物理和自旋相关技术的肥沃土壤。范德华磁体中的二维磁振子是强约束条件下自旋的集体激发。虽然在理解2D磁振子方面已经取得了相当大的进展，但一种称为范德华磁振子阀的关键磁振子设备尚未实现，其中磁振子信号可以完全重复地打开和关闭。在这里，我们展示了这样的磁振子阀的基础上范德华反铁磁绝缘体MnPS3。通过施加直流电流通过栅电极，我们表明，二次谐波热磁振子（SHM）信号可以从正到负调谐。在此调谐过程中保证过零证明了SHM传输的完全阻断，这是由2D自旋通道中的非平衡磁振子密度的非线性门依赖性引起的。使用可切换的磁振子阀，我们演示了基于磁振子的逆变器。这些结果说明了范德华反铁磁体的潜力，研究高度可调的自旋波物理和应用在未来的信息技术中的磁振子基电路。
2021-10-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferroelectric Switchable Topological Magnon Hall Effect in Type-I Multiferroics
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Yancheng Institute of Technology（盐城工学院）
研究通过铁电极化切换调控磁子交换作用，实现室温下非易失且可逆的磁子电控，揭示铁电极化反转对磁子 Berry 曲率的影响，为低功耗磁子器件提供新途径。
2025-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Multistate ferroelectricity and switchable layer-locked anomalous valley Hall effects in bilayer ReIrGe2Se6
研究双层ReIrGe2Se6中的多态铁电性，通过第一性原理计算预测其有多种FE极化配置及相关电子结构演化。该材料能实现不同谷霍尔效应切换，磁化反转可切换谷和自旋通道，为可编程贝里曲率相关输运提供多态铁电平台。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Visualizing Electrical Breakdown and ON/OFF States in Electrically Switchable Suspended Graphene Break Junctions
使用脉冲电击穿技术在悬浮的单层至少层石墨烯装置中形成窄间隙。所得到的器件的电导可以通过施加电压脉冲来编程，其中2.5V~4.5V的电压对应于ON脉冲，并且~8V的电压对应于OFF脉冲。器件的电子显微镜成像显示石墨烯片通常保持悬浮，并且当观察到的间隙大时，器件电导趋于零。开关速率强烈依赖于温度，这排除了纯机电开关机制。在悬浮的石墨烯装置中观察到的这种切换强烈地表明了通过原子运动和/或化学重排的切换机制，并强调了全碳装置与石墨烯电子器件集成的潜力。
2012-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High density array of epitaxial BiFeO3 nanodots with robust and reversibly switchable topological domain states
近年来，铁电和多铁性材料中的奇异拓扑畴因其新颖的功能和在纳米电子器件中的潜在应用而引起了人们的广泛兴趣。这种应用的关键挑战之一是实现具有高密度的鲁棒但可逆切换的纳米级拓扑结构域状态，其中自发拓扑结构可以单独寻址和控制。这已经完成了在我们的工作中，使用高密度阵列的外延BiFeO3（BFO）纳米点的横向尺寸小至60 nm。我们展示了各种类型的自发拓扑域结构，包括中心收敛域，中心发散域，和双中心域，这是稳定的足够长的时间，但可以操纵和可逆切换的电场。这些拓扑畴态的形成机制，通过在表面上的补偿电荷的积累，也被揭示。这些结果表明，这些可逆开关的拓扑畴阵列在高密度纳米铁电器件如非易失性存储器中具有应用前景
2017-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Nonvolatile SRAM architecture using MOSFET-based spin-transistors
提出并计算分析了采用金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）型自旋晶体管（称为伪自旋MOSFET（PS-MOSFET））的非易失性静态随机存取存储器（NV-SRAM）结构。PS-MOSFET是基于最近发展的磁阻随机存取存储器（MRAM）技术而提出的一种新的实现自旋晶体管功能的电路方案。所提出的NV-SRAM单元可以通过将两个PS-MOSFET连接到标准SRAM单元的存储节点来简单地配置。存储节点的逻辑信息可以通过电流感应磁化开关（CIMS）电存储到PS-MOSFET的磁性隧道结（MTJ）中，并且当逆变器环路唤醒时，存储的信息被自动恢复。此外，所提出的NV-SRAM单元对正常SRAM操作的性能没有影响。低功耗和MTJ设计的高度自由度也是采用PS-MOSFET的NV-SRAM的显著特点。
2009-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Electrically Switchable Circular Photogalvanic Effect in Methylammonium Lead Iodide Microcrystals
研究静态电场下单晶碘化甲基铵微晶的圆光电流效应，发现电场可使螺旋度依赖光电流增强两个数量级并反转符号，归因于Rashba-Edelstein效应诱导的磁位移电流，该效应表现为异常强的三阶光电响应且高度非局域。
2024-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Machine-learning-identified two-dimensional van der Waals multiferroics for four-state nonvolatile memory
College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University（深圳大学物理与光电工程学院）；International School of Microelectronics, Dongguan University of Technology（东莞理工学院微电子学院）
本研究通过机器学习与第一性原理计算识别出二维范德瓦尔斯ABC₂X₆家族的多铁候选材料，其中AuCrP₂S₆单层展现出铁磁性、大垂直极化和低铁电开关能垒，其非线性光学响应通过体光伏效应实现四态非破坏性读取。
2026-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Electric-Switchable Chiral Magnons in PT-Symmetric Antiferromagnets
Ministry of Education Key Laboratory for Nonequilibrium Synthesis and Modulation of Condensed Matter, Shaanxi Province Key Laboratory of Advanced Functional Materials and Mesoscopic Physics, School of Physics, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学物理学院）；Division of Physics and Applied Physics, School of Physics and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University（南洋理工大学物理与数学科学学院）；Department of Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理系）；Guangdong Basic Research Center of Excellence for Structure and Fundamental Interactions of Matter, Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, School of Physics, South China Normal University（华南师范大学物理学院）
提出在PT对称反铁磁绝缘体中通过外电场诱导并控制巨大手性磁子分裂，实现磁子自旋电流的可逆切换。
2026-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable one-dimensional quadrupolar excitons in lateral double heterojunctions
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Graduate School of Chemical Sciences and Engineering, Hokkaido University（北海道大学化学理工学研究科）
研究WS2-MoS2-WS2横向双异质结中的一维四极激子，通过电场实现从四极态到偶极态的连续转换，并揭示了条带宽度对耦合的几何调控作用。
2026-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanically and electrically switchable triferroic altermagnet in a pentagonal FeO2 monolayer
研究发现五边形FeO₂单层具有机械和电可切换的三铁磁性特性，通过电场和应变调控极化状态，实现替代磁性自旋电子学的应用。
2025-11-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Reversible and nonvolatile manipulation of the spin-orbit interaction in ferroelectric field-effect transistors based on a two-dimensional bismuth oxychalcogenide
该研究构建二维Bi₂O₂Se/PMN-PT铁电场效应晶体管，利用可切换铁电极化实现自旋轨道相互作用的可逆非易失性调控，为自旋电子学器件的非易失电调控提供新方案。
2023-07-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Fractional quantum ferroelectric control of spin-valley locking and valley Hall effects in altermagnetic monolayer Cr2S2
Jishou University（吉首大学）
研究单层Cr2S2中自旋-谷锁定和谷霍尔效应的分数量子铁电控制。通过第一性原理计算，利用复合对称操作实现二维FQFE-AM平台及可切换状态，实现极化可切换的自旋-谷锁定和极化控制的谷霍尔效应，为低功耗谷电子器件提供途径。
2026-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable giant Berry curvature dipole in silicene, germanene and stanene
该研究结合紧束缚模型、第一性原理计算与对称性分析，证明横向电场和应变可在硅烯、锗烯、锡烯中诱导并电切换巨型 Berry 曲率偶极矩及非线性 Hall 效应。
2023-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A New Class of Electrically Tunable Metamaterial Terahertz Modulators
可切换超材料为有效操纵电磁波，特别是太赫兹波提供了独特的解决方案，这是困难的，因为自然产生的材料很少可控地响应太赫兹频率。然而，迄今为止，很少有太赫兹调制器同时表现出低衰减和高调制深度。在这封信中，我们提出了一类新的电调谐太赫兹超材料调制器，采用金属频率选择表面（FSS）与电容可调层的电子，有望接近100%的调制深度和< 15%的衰减。我们的设计与现有技术的根本区别是通过独立于金属FSS的自选通电子层实现的调谐。我们的建议适用于所有可能的电可调元件，包括石墨烯，Si，MoS2，氧化物等，从而为在超宽太赫兹频率范围内实现高性能可切换超材料开辟了无数机会。
2013-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Theory of polarization-switchable electrical conductivity anisotropy in nonpolar semiconductors
该研究提出非极性半导体中极化可调电导各向异性的理论，通过极化翻转实现电导切换，为设计各向异性电子器件提供理论基础。
2025-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Externally controlled and switchable 2D electron gas at the Rashba interface between ferroelectrics and heavy $d$ metals
在非中心对称材料和界面中，强的自旋-轨道耦合导致了一些显著的物理现象，如非平凡的自旋织构，它可能表现为Rashba、Dresselhaus和其他复杂的组态。这为非易失性自旋电子器件的研究提供了一个有希望的基础。本文从第一性原理出发，模拟了生长在铁电体PbTiO $_3$（001）上的双金属铂钯层中的二维电子气。后者原则上允许通过极化反转来切换和控制自旋-电荷转换。我们展示了如何能带结构和Rashba分裂不同的Pt和Pd的覆盖层，以及这些电子功能的变化与增加的覆盖层厚度和极化反转后。此外，对于这两种覆盖层，我们模拟了它们的电流-电压（$I-V$）特性，其电阻在极化反转时在20%和几百%之间变化。研究结果可直接用于Rashba-Edelstein效应的建模。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Switchable Crystalline Islands in Super Lubricant Arrays
本研究针对多铁晶体管场效应控制依赖大尺度畴边界的局限，在超润滑范德华阵列的纳米晶岛中实现了单畴多型体的稳健切换，可调控畴结构与开关特性，为新型电子器件提供新思路。
2024-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Orthorhombic nitride perovskite CeTaN3-δ with switchable and robust ferroelectric polarization
本研究通过高压法首次实验合成出含氮缺陷的正交晶系铁电氮化物钙钛矿CeTaN₃-δ，其具备可切换的稳定铁电极化及优异力学、化学惰性，为新型铁电器件和凝聚态物理研究提供了新材料体系。
2025-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Electrically Controllable Chiral Phonons in Ferroelectric Materials
本文提出位移型铁电材料中外电场可经铁电翻转反转手性声子，并通过第一性原理计算在二维 In$_2$Se$_3$ 中验证，为热器件和信息器件提供电控手性声子的新途径。
2023-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Imprinting electrically switchable scalar spin chirality by anisotropic strain in a Kagome antiferromagnet
通过各向异性应变调控Mn₃Sn的磁性基态，实现可用电场切换的标量自旋手性及反常霍尔效应，为自旋电子器件提供新功能。
2025-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hidden Spin-Valley Hall Effect and Gate-Switchable Electric Hall Effect in 2D Altermagnets
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
该研究揭示二维交替磁体中存在隐藏自旋-谷霍尔效应，利用自旋-谷-层耦合可通过栅极电场将其转化为栅极可切换电霍尔效应，预测了候选材料并建立全电学谷-自旋调控路径。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Switchable enhanced spin photocurrent in Rashba and cubic Dresselhaus ferroelectric semiconductors
自旋电流的产生和控制是自旋物理和应用的核心问题。到目前为止，自旋-轨道相互作用（SOI）是通过自旋-电荷电流转换产生SC的既定途径。我们预测一个有效的自旋光转换通过Rashba和高阶立方Dresselhaus SOI铁电体。与已知的Edelstein效应不同，其中SC是由非平衡自旋密度产生的，我们预测的自旋极化电流是来自光与铁电体中SOI产生的独特自旋织构之间的直接相互作用。使用第一性原理模拟，我们证明了这些概念，通过计算直流自旋光电流在一个原型Rashba铁电体，α-GeTe。光致SC比电荷光电流大两个数量级。更重要的是，我们可以方便地切换SC的方向通过施加电场通过反转的自旋织构。这些预测为利用非易失性电场产生和控制光驱动超临界流体提供了希望。
2021-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Reversible nonrelativistic magnon spin transport in ferroelastic altermagnets
Tsinghua University（清华大学）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）；University of Regensburg（雷根斯堡大学）
基于对称性分析，提出通过二维交变磁体中的铁弹转变实现磁振子自旋输运的非易失性、无场调控机制，并在CoTe2单层中通过第一性原理计算验证。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Extreme Broadband Transparent Optical Phase Change Materials for High-Performance Nonvolatile Photonics
光学相变材料（Optical phase change materials，O-PCM）是一种在固态相变时具有强烈光学性质反差的独特材料，已被广泛应用于光子交换机和路由器、可重构元光学器件、反射式显示器和光学神经形态计算机等领域。目前的相变材料，如Ge-Sb-Te（GST），同时表现出折射率（Δ n）和光学损耗（Δ k）的大对比度。两种光学性质的耦合从根本上限制了许多潜在应用的功能和性能。在这篇文章中，我们介绍了一类新的O-PCM，Ge-Sb-Se-Te（GSST），它打破了这种传统的耦合，表现出光学品质因数的改善超过两个数量级。第一原理计算优化的合金Ge 2Sb 2Se 4 Te 1结合了宽带低光学损耗（1-18.5微米）、大光学对比度（Δ n = 2.0）和显著改善的玻璃形成能力，从而实现了红外和热光子器件的全新领域。我们进一步利用该材料来展示具有创纪录的低损耗和大对比度的非易失性集成光学开关，以及电寻址的微秒开关像素级空间光调制器，从而验证其作为可扩展非易失性光子学平台材料的前景。
2018-11-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Switchable tribology of ferroelectrics
铁电体的非对称摩擦学特性为铁电畴的可视化和控制提供了一条新的途径。在这里，我们使用纳米级扫描探针观察铁电体的可切换的摩擦和磨损行为，其中具有比上域更低的摩擦系数的下域可以用作智能掩模，因为它们显示出比上域更慢的磨损速率。这种不对称性通过在足够高的接触力下在上域和下域中的挠曲电耦合极化来实现。此外，我们确定，这种极化敏感的摩擦不对称性是普遍的铁电体具有不同的化学组成和晶体对称性。最后，使用这种可切换的摩擦学和多通图案与域为基础的动态智能掩模，我们展示了三维纳米结构，利用不对称的磨损率的上下域，它可以，此外，被放大到技术相关的（毫米-厘米）的大小。这些研究结果表明，铁电体是电可调的摩擦材料在纳米级的多功能应用。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Giant Nonvolatile Multistate Resistance with Fully Magnetically Controlled van der Waals Multiferroic Tunnel Junctions
针对电控范德华多铁隧道结原子迁移影响稳定性的问题，提出全磁控CrBr₃/MnPSe₃/CrBr₃垂直异质结构，经第一性原理计算验证其具备超高TMR、TER与创纪录PVR，为高性能磁存储和逻辑器件提供理论支撑。
2025-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Dual-Switchable Ferroelectric Altermagnets: Altering Electrons and Magnons
Inner Mongolia University（内蒙古大学）；Tiangong University（天津工业大学）
本研究提出二维铁电交替磁体中电子自旋与磁振子手性劈裂的同步电切换机制，通过第一性原理计算验证CrPS₃和V₂I₂O₂BrCl的双可切换特性，为新型电控自旋相关器件提供理论与材料基础。
2025-04-28 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 Band Twinning from Pair-State Symmetry
Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；University of Wollongong（伍伦贡大学）；Tiangong University（天津工业大学）；Xiangtan University（湘潭大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
本文提出交替电性，通过可切换双态的交替带结构实现，基于非反演对称性连接的可切换子晶格选择性结构变化，构建了通用对称框架，并提出两种材料实现：层间滑移和铁电可切换吸附。
2026-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast switchable polar and magnetic orders by nonlinear light-matter interaction
本文提出一种利用光激发铁电双层中电子引发离子结构转变的机制，该机制由基态量子几何张量主导并伴随多铁序切换，在 CrI$_{3}$ 和 MoTe$_{2}$ 中实现低阈值、快速且可逆的光致极化切换。
2025-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Reversible Ionic Liquid Intercalation for Electrically Controlled Thermal Radiation from Graphene Devices
本研究探究离子液体插层对宽红外波段石墨烯光电器件长期性能的影响，明确了电解质离子尺寸不对称、电荷分布机制及氧气等关键限制因素，为石墨烯红外热管理相关应用的限制机制提供了参考。
2023-06-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electric-field switchable interlayer magnetic order and anomalous valley Hall effect in Janus VSSe bilayers with different interfaces
School of Physics, Hefei University of Technology（合肥工业大学物理学院）
本研究通过第一性原理计算，发现Janus VSSe双层中不同界面可实现电场调控的层间磁序和谷极化，并展示了全电场控制的反常谷霍尔效应，为低功耗自旋电子和谷电子器件提供新平台。
2026-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Dual Metal-Gate Planar Field-Effect Transistor for Electrostatically Doped CMOS Design
在本文中，我们通过模拟演示了静电掺杂和电可重构平面场效应晶体管（FET）结构的一般可用性。该器件的概念部分基于我们已经发表和制造的硅纳米线3D-FET技术。这种通用FET的技术关键特征包括绝缘体上硅（SOI）衬底上的肖特基S/D结，另外还可以使所提出的器件在高温下工作。晶体管载流子型，即n型或p型FET，可通过施加控制栅极电压在运行中电切换，这显著增加了数字集成电路中的灵活性和多功能性。
2014-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field switchable second-harmonic generation in bilayer MoS$_{2}$ by inversion symmetry breaking
我们证明了显着的电场诱导的二次谐波产生自然反转对称的2 H堆叠双层MoS $_{2}$嵌入到微电容器设备。通过施加垂直于晶体基面的强外部电场扰动（$|F| = \pm 2.6 MVcm^{-1}$），我们控制反转对称性破缺，并由此调节非线性转换效率。通过测量在$E_{2ω}$处的二次谐波响应，从A-和B-激子共振光谱失谐，在整个能量范围（$E_ω \sim 1.25 eV - 1.47 eV$）内观察到非线性响应的强可调谐性。对于在$E_{2ω} = 2.49 eV$处的发射，通过$ΔE = E_{2ω} - E_C = -0.26 eV$从C-共振（$E_{C} = 2.75 eV$）能量失谐，获得二阶非线性信号的60倍增强。电场诱导的二次谐波产生信号的显着的光谱依赖性反映了能带结构和波函数的混合物，并表现出特别强的可调谐性低于C-共振，在良好的协议与密度泛函理论计算。此外，我们表明，场诱导的二次谐波产生依赖于双层中的层间耦合。我们的研究结果强烈表明，双层过渡金属二硫属化物的电场诱导的二次谐波产生信号的强可调谐性可能会在小型化电开关非线性器件中找到应用。
2017-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field switchable chirality in rhombohedral graphene Chern insulators stabilized by tungsten diselenide
本文在菱方多层石墨烯莫尔超晶格中实现电场可切换的陈绝缘体手性，通过二硒化钨稳定量子化反常霍尔态，陈数可在-1、1和2之间调控，为拓扑电子电路集成手性边缘电流提供新平台。
2025-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dual-Switch Control of a Layer-Locked Anomalous Valley Hall Effect in a Sliding Ferroelectric Antiferromagnet
Jishou University（吉首大学）；Yangtze University（长江大学）
研究通过双开关机制在双层VS2中实现电磁调控的层锁异常谷Hall效应，揭示强磁电耦合，为多态存储和自旋谷逻辑器件提供新途径。
2026-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The electrical transport of intrinsic two-dimensional ferroelectric metal PtBi2
Inner Mongolia University（内蒙古大学）；China Three Gorges University（三峡大学）
该研究探究本征二维铁电金属PtBi2的电输运特性，发现其高居里温度、可观电荷-自旋转换效率，设计出可实现非易失性阻态切换的铁电金属场效应晶体管，为相关器件设计提供见解。
2026-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric control of the spin texture in germanium telluride
在没有磁场或辅助铁磁材料的情况下，半导体中自旋的电操纵代表了自旋电子学的圣杯。Rashba效应的使用是非常有吸引力的，因为依赖于k的自旋分裂是由电场引起的。到目前为止，只有微小的影响，在二维电子气（2DEG）已被利用。最近，GeTe已经被预测为具有巨大的Rashba样分裂的体带，起源于由于铁电极化的反转对称性破缺。在这项工作中，我们表明，GeTe（111）表面与向内或向外铁电极化显示相反的意义上的自旋循环体Rashba带，所看到的自旋和角分辨光电发射实验。我们的研究结果代表了第一个实验演示的铁电控制的自旋纹理在半导体，一个根本的里程碑，对开发的非易失性电开关自旋纹理的GeTe自旋电子器件。
2017-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric switching of interfacial dipoles in $α$-RuCl$_3$/graphene heterostructure
Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)（大邱庆北科学技术院）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Institute for Basic Science（基础科学研究院）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；California Institute of Technology（加州理工学院）
研究通过石墨烯/超薄hBN/α-RuCl₃异质结构实现了电可切换的铁电偶极子，揭示了界面电荷转移驱动的非易失偶极子开关机制。
2026-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
