2024年4月8日，Appl. Phys. Lett.在线发表了南京邮电大学颜晓红教授、郭艳东副教授和
金陵科技学院
Yue Jiang
课题组的研究论文，题目为《
Sliding ferroelectricity in kagome-
B
2
X
3
(X = S, Se, Te) bilayers
》。
从体相到二维体系，
在结构上减小尺寸时
，保持铁电性是至关重要的。研究发现，在这一过程中会出现各种各样的现象和效应，如尺寸效应、量子隧穿、表面效应和束缚电荷等。当材料厚度减小时，它们通常会引起去极化，导致极化强度降低。
在二维体系中，存在一个新兴的滑移铁电领域，其中通过在非中心对称范德华层状结构中交替堆垛顺序来实现面外极化的产生和反转。先前的研究表明，即使是非铁电层状体系也可以通过改变堆垛层的顺序来实现滑移铁电性。这大大拓宽了滑移铁电潜在结构的范围。
在此研究中，利用第一性原理计算，作者证明了范德华硼硫族化物
k
agome
-
B
2
X
3
（
X = S、Se、Te）
双
层中存在
滑移铁电性。
滑移铁电性是
由于
层间滑移破坏了反演对称性
而产生的
。此外，
对于kagome晶格双层，在一个晶胞中存在多个稳定态
。研究发现带隙随滑移距离而变化。
通过选择特定的路径，层间滑移不仅可以反转面外极化，还可以反转面内极化
。通过滑移同时反转面内和面外极化对于各种器件中的应用是有用的。
在所有三种构型（X = S、Se、Te）中都发现了这些行为
，这表明它们是此类体系的本征特征，并可能对未来器件的开发有所启发。
图1
(a) kagome-
B
2
X
3
(X = O, S, Se, Te)单层的俯视图和侧视图；(b-c) AA和AB堆垛双层kagome-
B
2
X
3
的俯视图和侧视图
图2
双层kagome-
B
2
Se
3
在xy平面上滑移的空间群示意图
图3
双层kagome-
B
2
Se
3
随滑移距离变化
(d
x
, d
y
)
的能量等值线图
图4
双层kagome-
B
2
Se
3
沿滑移(a-c)路径I和(d-f)
路径
II
的双
势
阱、带隙和面外极化
图5
双层kagome-
B
2
Se
3
的面内、面外极化随滑移距离
(
d
x
, d
y
)
的变化
Guo, Y., Meng, R., Hu, X
. et al.
Sliding ferroelectricity in kagome-
B
2
X
3
(X = S, Se, Te) bilayers
.
Appl. Phys. Lett
.
,
2024
,
124, 152901
. https://doi.org/
10.1063/5.0198134
【其他相关文献】
[1]
Li, L. & Wu, M. Binary compound bilayer and multilayer with vertical polarizations: two-dimensional ferroelectrics, multiferroics, and nanogenerators.
ACS Nano
,
2017
, 11, 6382–6388. https://doi.org/10.1021/acsnano.7b02756
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2022
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