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第一作者：柳衡，賴清琳

通訊作者：曾華凌

通訊單位：中國科學技術大學

曾華凌，男，博士，于2006年本科畢業于中國科學技術大學物理系，2011年在香港大學物理系獲得博士學位，2015年入選國家創新人才計劃青年項目加入中國科學技術大學，現為微尺度物質科學國家研究中心教授、博士生導師。

（信息來源：https://www.hfnl.ustc.edu.cn/detail?id=11357）

論文速覽

固體中普遍存在的撓電效應為控制超薄鐵電體中的電極化提供了一種機械途徑，消除了納米尺度下巨大電場導致的潛在材料擊穿。這種方法的挑戰是任意實現，單向交換能力嚴重阻礙了這種實現。

本論文研究了在二維范德瓦爾斯鐵電材料CuInP2S6（CIPS）中，通過納米尖端壓印技術，實現了對鐵電極化和疇結構的機械、可逆和任意方向的切換。

利用范德瓦爾斯材料固有的柔韌性，研究者們展示了一種無需外加電壓的鐵電極化控制新方法。通過在彈性基底上施加納米尖端壓力，成功地在1 μm²的區域內無創地生成了側尺寸約80 nm的人工鐵電納米疇，其密度高達31.4 Gbit/in²。這項工作突出了范德瓦爾斯鐵電材料在數據存儲和彈性電子學領域的應用潛力。

圖文導讀

圖1：鐵電極化的雙向調制策略。

圖2：通過壓電力顯微鏡（PFM）驗證了CIPS的鐵電性，通過尖端壓印技術實現的雙向彈性電控制，包括向上和向下的極化狀態。

圖3：不同尖端加載力對疇結構的影響。

圖4：非侵入性彈性電控制的過程，通過瞬時尖端壓印實現了極化狀態的切換，同時保持了樣品形態的恢復。

圖5：任意彈性電疇工程的實驗實現，通過控制尖端壓印的步長，實現了向上的條帶狀和方形鐵電疇的人工寫入。

總結展望

本研究成功實現了在二維范德瓦爾斯鐵電材料中的納米尺度鐵電極化任意控制，為鐵電材料的機械調控提供了新工具。通過非侵入性的方法，不僅能夠實現高密度的鐵電納米疇，還能夠通過機械方式進行寫入和擦除操作。

這一發現不僅對鐵電材料的基礎研究具有重要意義，也為未來在數據存儲和彈性電子學領域的應用開辟了新的可能性。此外，通過這種方法實現的鐵電材料的機械調控，有望進一步擴展到電子、光學和磁性等其他物理性質的調控，為開發高性能的光電器件提供了新的思路。

文獻信息

標題：Reversible flexoelectric domain engineering at the nanoscale in van der Waals ferroelectrics

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48892-z

第一作者：張曉東, Chenxi Huang, Zeyu Li

通訊作者：曾華凌

通訊單位：中國科學技術大學

論文速覽

自從首次報道單層MoS₂基晶體管以來，基于二維（2D）材料的原子級薄電子學取得快速進展，為解決硅器件小型化的瓶頸提供了一種替代方法。因此，金屬電極和亞納米厚的2D材料之間的可靠接觸在決定器件性能方面變得至關重要。本論文討論了2D材料基原子級薄電子學領域的快速發展，特別是在硅器件小型化瓶頸問題上的突破。

本文強調了金屬電極與亞納米級厚的2D材料之間可靠接觸的重要性，并提出了一種新穎的全堆疊方法，通過機械轉移預沉積的金屬電極，實現了高質量范德華（vdW）接觸的2D器件制備。該技術適用于復雜設備的集成，尺寸可達晶圓級，并可通過選擇性轉移金屬來調節界面結的電特性。研究結果提供了一種高效、可擴展且低成本的2D電子技術，允許高密度設備集成，并為vdW材料的基礎研究提供了便利工具。

圖文導讀