近日， 物理学院逯学曾教授在超薄铁电和多铁材料研究方面取得进展，相关工作以“Out-of-plane ferroelectricity and robust magnetoelectricity in quasi-two-dimensional materials”为题发表于《Science Advances》。
铁电材料作为一类非常重要的功能材料，在诸多方面都有应用，比如传感器，压电器件，非易失性记忆存储器件等。随着科技水平的提高，如今电子设备正在不断朝着小型化发展。但随着铁电材料厚度的降低，由表面电荷形成的退极化场会完全抑制面外自发铁电极化，使得铁电材料在实际应用中受到临界厚度的限制。而且，现在的CMOS（互补金属氧化物半导体）架构依然依赖于具有面外铁电极化的材料。所以如何突破这一限制，继续寻找具有面外铁电性的超薄铁电材料是非常重要的研究方向。
针对这一问题，逯学曾教授与美国西北大学James Rondinelli教授合作，通过第一性原理计算结合遗传算法结构搜索方法和声子计算等，在一类具有Ruddlesden-Popper（RP）结构（A3B2X7）的材料中,提出了在超薄薄膜中稳定面外铁电极化的设计思路。并进一步总结出了受对称性保护的强磁电耦合机制，其只存在于具有面外杂化非本征铁电的材料中。鉴于以上发现，逯学曾教授设计出了室温的多铁材料SrTb2Fe2S7，其具有面外铁电性和强磁电耦合性，它的铁电性可能在一个晶胞厚度（~4.5nm）依然存在。研究工作为后续寻找超薄铁电和多铁材料提供了方向。
本工作第一单位为 ，逯学曾教授为第一作者，James Rondinelli教授为通讯作者。本工作还得到了日本京都大学朱童博士和Hiroshi Kageyama教授，复旦大学向红军教授， 董帅教授的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.adi0138
供稿：物理学院