近日，我院朱文光教授课题组与合肥微尺度物质科学国家研究中心国际功能材料量子设计中心双聘教授曾华凌课题组应邀在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》发表了题为《Recent Advances in Layered Two-dimensional Ferroelectrics from Material to Device》的综述文章（Adv. Funct. Mater. 2023, 2304139），探讨了近年来二维层状材料中原子尺度铁电物性的探索、调控与应用，尤其是在二维原子级厚度极限下实现面外方向稳定室温铁电极化的策略和机制，并系统性地总结了相关二维铁电原型器件在非易失性存储、非线性神经元计算和光电子学中的应用。
图1：层状材料中实现二维极限铁电物性及其器件应用的策略和途径
固体中的铁性序是凝聚态物理研究长期以来一直关注的焦点，其中铁电性得益于其外场可控和非易失等特性，在现代光电子学中有着广泛的应用。在早期的二维材料物性研究中，受限于结构稳定性的制约，二维铁电性-尤其是在技术应用上具有重要价值的面外方向铁电性-非常稀有，为该领域近年来的新兴研究方向。
曾华凌课题组和朱文光课题组近年来围绕层状材料中的二维铁电物性开展了理论结合实验的研究，取得了系列进展。朱文光课题组预言设计了首类以a-In2Se3为代表的具有面内与面外电极化相耦合的室温单层二维铁电材料（Nat. Commun. 8, 14956（2017），他引700余次），并在曾华凌课题组开展的后续实验中得到验证（Nanoscale 10, 14885（2018），他引100余次；Adv. Funct. Mater.29, 1808606（2019），他引100余次）；此外，曾华凌课题组在少层二维半导体中发现了由层间滑移诱导的新型室温铁电性，揭示了滑移铁电体系的相变行为（Phys. Rev. Lett. 128, 067601（2022），2022年第6期封面文章），针对二维极限下外电场难以实现铁电极化均匀调控的难题，发展了二维铁电体系中挠曲调控电极化的普适方法（Nano Lett. 22, 3275（2022）），并首次在二维体系中观察到了铁电极化增强的体光伏效应，演示了有望突破传统光电转换效率的新型光电器件（Nat. Commun. 12, 5896（2021））。
该系列研究进展受到了国内外同行的广泛认可，为发展面向后摩尔时代的高密度信息存储器件提供了前期的先验基础。
我校合肥微尺度物质科学国家研究中心博士生林深茂、张歌扬和赖清琳为本综述论文的共同第一作者。二维铁电物性研究系列工作得到了中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划、科技创新2030重大项目、科技部重点研发计划、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202304139
（合肥微尺度物质科学国家研究中心、物理学院、科研部、合肥国家实验室）