吴银忠， 黄鸿飞， 卢美辰， 孙智征

（苏州科技大学 数理学院，江苏 苏州 215009）

近年来，二维材料如石墨烯[1]、氮化硼[2]、黑磷[3]、二硫化钼[4]以及它们独特的性质引起了人们对二维材料以及由它们构成的异质结的研究热潮。二维材料铁电性质的研究是近几年刚起步的研究方向。以前对铁电薄膜和器件应用的理论和实验研究主要集中于钙钛矿结构材料BaTiO3、PbTiO3等[5-7]。 由于铁电薄膜中的退极化场随薄膜厚度的减小而增强，导致铁电薄膜存在临界厚度，即薄膜的厚度必须大于临界厚度，薄膜的铁电性才能被保持[8]。随着器件微型化的需求，寻找新型二维铁电功能材料就显得相当迫切和重要。2016 年7 月，清华大学陈曦、季帅华等在《Science》上报道二维SnTe 材料具有平面内沿[110]方向的自发极化[9]，他们发现当材料厚度为单个原胞层时，铁电-顺电相变温度为-3.15 ℃，当SnTe 厚度增至2 至4 个原胞时，铁电性可以保持至室温。 随后，2016 年8 月美国华盛顿大学圣路易斯分校杨理课题组在《Phys.Rev.Lett.》上报道MX（M=Ge，Sn；X=S，Se）二维范德瓦尔斯铁电材料的理论研究结果[10]，通过理论计算，他们发现材料的自发极化在二维平面内，大小为（1.4～5.1）×10-10C·m-1，与传统的铁电 BaTiO3和 PbTiO3极化数值相当，且在室温下可保持良好的铁电性。同年，复旦大学向红军等预测了两种二维P2O3结构[11]：第一类为蜂窝型结构，由于氧和磷分别占据不同的平面，因此极化垂直于平面；第二类结构极化沿平面内y 方向，但极化值偏小（～10-12C·m-1），两种P2O3结构相应的能隙分别为5.79 eV 和3.41 eV。 华中科技大学吴梦昊和美国内布拉斯大学曾晓成合作，成功地在一系列现有的二维半导体中预测出本征铁电性[12]，其中磷烯具有铁弹性，并具有目前所知最高的铁弹性应变， 而单层磷烯类似物则兼具铁电性和铁弹性；……