【儀表網 研發快訊】隨著現代計算中數據規模的迅猛增長，亟需開發具備更高存儲密度的新型存儲技術。多態鐵電材料因能夠實現多個穩定的極化狀態，有望突破傳統信息存儲的二進制限制，為高密度信息存儲提供全新的思路，尤其在后摩爾時代展現出廣闊的應用前景。近年來，二維鐵電材料研究取得了突破性進展，為克服傳統鐵電材料在器件尺寸縮小和極化狀態調控方面的局限性帶來了新的契機。特別是在多層CuInP2S6和MoS2等體系中已觀測到的多態鐵電現象，表明二維材料可通過層間堆疊調控極化狀態，從而實現更多鐵電態存儲的可能。然而，在更少層數(如雙層)體系中獲得更多種穩定極化態仍面臨巨大挑戰。攻克這一難題對于充分釋放二維鐵電材料在新一代高密度多態存儲中的潛能具有重要意義。
 

 

　　近日，材料學院強度室的鄧俊楷教授同澳大利亞墨爾本大學劉哲教授合作，在雙層GeSe/SnS范德華異質結中，發現了由面外壓縮和層間滑移協同誘發的多級鐵電相變和八種極化態階梯鐵電現象。研究團隊利用極化大小不同的GeSe和SnS兩種IV-VI族二維鐵電材料，構筑了雙層范德華異質結，并形成了穩定鐵電相和亞鐵電相。研究發現，通過面外壓縮應變條件下的層間滑移，層間范德華相互作用能和層內變形彈性能之間相互競爭，促使類黑磷烯褶皺結構的GeSe和SnS分別向一種新的傾斜型順電結構轉變，從而誘發了兩種具有不同極化狀態的中間相。鐵電相和亞鐵電相可以通過這兩個新相為媒介互相轉換，實現鐵電-亞鐵電相變。最終，鐵電相、亞鐵電相和兩個新相之間可以通過層間滑移引起的多級相變相互轉變，形成一個閉合的循環路徑，產生共八種不同的極化狀態，極化的大小呈階梯狀遞增，因而稱為“階梯鐵電”現象。八種極化態現象是雙層二維材料中目前已知的最多極化狀態，為設計新型多態鐵電材料提供了一種新的思路，有望應用于未來的鐵電信息存儲技術。
 

　　該研究成果最近以《雙層GeSe/SnS范德華異質結中的八極化態滑移階梯鐵電》(Octuple-state sliding ladder ferroelectrics in bilayer van der Waals GeSe/SnS heterostructures)為題在國際著名期刊《材料視野》(Materials Horizons，IF=10.7)發表。論文第一作者是材料學院博士生徐博，通訊作者為西安交通大學材料學院鄧俊楷教授和墨爾本大學劉哲教授，西安交通大學為論文的第一作者和第一通訊單位。本項研究得到了國家自然科學基金面上項目，創新引智111計劃2.0項目以及陜西省重點研發計劃的資助，也得到西安交通大學校級高性能計算平臺提供的算力和技術支持。