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近日，北京理工大学物理学院郭耀课题组在《自然·通讯》发表了题目为《零维范德华界面铁电效应》的研究论文（论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-41045-8）。该工作打破了传统铁电效应的尺寸限制，首次以确切的实验证据和理论计算证实了极小尺度的零维固态铁电效应。该研究成果表明范德华界面滑移铁电效应在未来高密度信息存储具有重要优势，对于铁电存储器的尺寸缩减具有重要意义。

铁电效应维度和种类

铁电效应是一百年前由Joseph Valasek发现的重要物理现象。传统的铁电效应受到尺寸效应限制——当铁电材料的尺寸缩减到一定程度时，退极化场的显著影响会导致铁电材料失去极化。这一尺寸效应极大地限制了铁电材料在高密度存储器件中的应用。近年来，一种不依赖于离子晶格变化，而由范德华界面滑移产生的铁电效应引起了广泛关注。然而，以往滑移铁电效应的研究主要集中在二维和三维材料体系，滑移铁电效应的进一步尺寸缩减是整个铁电效应研究框架的重要拼图。对此郭耀课题组在原有滑移铁电效应工作的基础上，利用纳米管构建零维的范德华界面和器件，并观察到铁电二极管的阻变和回滞现象。通过进一步的实验和理论计算验证，该铁电二极管的电学行为是由于零维范德华界面的晶格滑移所产生，使得器件能够产生可用于信息存储的阻值变化，并可以在几乎整个可见光波长范围内产生可编程的光伏响应。

零维滑移铁电效应的机制验证和光伏响应

北京理工大学为该工作第一单位，合作单位包括以色列霍隆理工学院Alla Zak课题组和魏兹曼科学研究所Reshef Tenne课题组，该工作亦获得北京大学的相关支持。该工作由中国国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、中国博士后科学基金、以色列科学基金方面提供经费资助。北京理工大学硕士研究生牛越和博士后黎磊是论文的共同第一作者。姚裕贵教授为该工作提供了第一性原理计算方面的有力支持。