二维铁电材料的研究进展

郭子涵1,2, 何林1,2（1.北京师范大学物理与天文学院高等量子研究中心；2.多尺度自旋物理教育部重点实验室）

摘要：二维铁电材料展现出区别于传统铁电体的属性——显著减弱的退极化场效应, 这为器件微型化与功能集成提供了新机遇. 基于自极化机制的二维铁电材料已被实验证实, 并成功实现了单层极限的稳定室温铁电性, 其铁电起源与传统铁电体的离子位移模型一脉相承. 更有意思的是, 基于二维材料的新型滑移铁电体突破了这一理论框架: 它不依赖母体的本征极化, 仅需通过调控范德华(van der Waals, vdW)异质结的层间滑移矢量, 即可在六方氮化硼、过渡金属硫族化合物等非自极化材料中诱导稳定的宏观极化. 这种面外极化源于层间电荷再分布, 其超低能量势垒赋予极化方向非易失性翻转能力, 在超高密度存储器、光电器件等领域展现出独特应用优势. 本文系统梳理二维铁电材料的研究进展, 着重阐释各类滑移铁电体的构效机制与实验表征, 探讨栅压调控、光电响应等应用前景的实验探索, 最后展望该领域在机制研究、动态响应、工业化制备等方面面临的挑战.

关键词：二维材料, 铁电性, 滑移铁电, 六方氮化硼, 过渡金属硫族化合物, 石墨烯