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综述:朝着二维范德瓦尔斯材料中的滑动铁电性发展
【字体: 大 中 小 】 时间:2026年03月14日 来源:Science China-Materials 7.4
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二维范德华材料层间滑动诱导铁电性机制及特性研究综述。摘要:滑动铁电性源于层间相对滑动破缺倒置对称性,赋予非极性晶体铁电特性,具有超低开关势垒、超长耐久性和超快响应(10??秒级)。综述涵盖理论模型、实验验证(包括原位光谱表征)、极化动力学、拓扑极结构、多态调控及主动调制策略,并讨论了界面工程、动力学调控和稳定性提升等挑战,指出其在超快存储、量子计算和柔性电子领域的应用前景。
滑动铁电性源于堆叠的二维范德华材料中的层间横向位移,其中一层相对于另一层的滑动打破了反演对称性,从而产生了可切换的极化。作为一种新型的铁电现象,它使得本征非极性晶体只需通过采用特定的堆叠方式就能表现出铁电行为,从而大大扩展了潜在铁电材料的范围。这种独特的机制还为滑动铁电材料赋予了全新的功能。例如,它们极低的切换阈值使其能够在数百万到数万亿次切换循环中保持优异的稳定性,并能够在亚纳秒时间尺度上实现极快的极化反转,远超传统铁电材料的性能。在这篇综述中,我们首先讨论了滑动铁电性的理论模型,随后概述了相应的实验验证和表征技术。基于这些理解,我们深入探讨了最近的研究进展,包括极化切换动力学、畴壁动态、拓扑极化结构、多极化状态、极化的光学探测以及主动调制策略。最后,我们指出了目前存在的挑战,并强调了二维滑动铁电材料在未来研究和应用中的广阔前景。

滑动铁电性源于堆叠的二维范德华材料中的层间横向位移,其中一层相对于另一层的滑动打破了反演对称性,从而产生了可切换的极化。作为一种新型的铁电现象,它使得本征非极性晶体只需通过采用特定的堆叠方式就能表现出铁电行为,从而大大扩展了潜在铁电材料的范围。这种独特的机制还为滑动铁电材料赋予了全新的功能。例如,它们极低的切换阈值使其能够在数百万到数万亿次切换循环中保持优异的稳定性,并能够在亚纳秒时间尺度上实现极快的极化反转,远超传统铁电材料的性能。在这篇综述中,我们首先讨论了滑动铁电性的理论模型,随后概述了相应的实验验证和表征技术。基于这些理解,我们深入探讨了最近的研究进展,包括极化切换动力学、畴壁动态、拓扑极化结构、多极化状态、极化的光学探测以及主动调制策略。最后,我们指出了目前存在的挑战,并强调了二维滑动铁电材料在未来研究和应用中的广阔前景。
