【纯计算】南京航空航天大学郭万林院士团队:超薄石墨烯/磷烯异质结构中的赝铁电效应

超越传统铁电的赝铁电行为具有独特的物理起源与实际应用的前景，受到了广泛的关注。非铁电材料可以表现出类铁电的极化响应，即在电荷极化与栅压的关系图中观察到一个闭环。这种材料不仅可以做成数字存储器，也可以制成人工类脑电路中的突触器件。在物理起源方面，赝铁电效应常源于不同的物理机制，如空间电荷极化效应、肖特基接触、栅控氧空位偶极等。然而，在少数原子层中实现类铁电行为仍然是一个挑战。

南京航空航天大学国际前沿科学研究院郭万林院士团队通过第一性原理计算揭示了超薄石墨烯/磷烯(G/BP)异质结构中的赝铁电现象。提出了一种激子相关的机制，类铁电滞回线可以用G/BP异质结构中依赖于外场指向的双极性和各向异性的协同作用来解释。赝铁电行为将有助于解释基于G/BP器件的实验结果，并探索其在记忆或突触器件中的应用。

石墨烯/磷烯异质结构中的赝铁电行为。由于G/BP异质结构的双极性响应和各向异性层间态，异质结构可产生一种激子相关的机制，表现出类铁电的极化效应。

郭万林，中国科学院院士，力学家，南京航空航天大学教授。1960年10月出生于陕西眉县，陕西眉县人。1985年毕业于西北工业大学，1991年在西北工业大学获博士学位。主要从事飞行器结构安全和智能化方面的力学理论和关键技术研究。建立了三维应力约束下的弹塑性和蠕变断裂理论，被国际上以其名命名，称为“郭因子”、“郭解”、“郭理论”；建立起利用材料标准试验数据预测三维飞机结构抗疲劳断裂性能的方法，形成较完整的飞机结构三维疲劳断裂理论体系，得到系统的应用。提出了低维体系局域场和外场耦合的概念，构建了低维材料结构力-电-磁-热耦合的物理力学理论体系，发现了流-电耦合新效应和流体传感新方法，提出了自上而下制造亚纳米结构的新途径。曾获国家自然科学二等奖、何梁何利基金科学与技术进步奖、Eric Reissner Award等。

课题组网站：https://ins.nuaa.edu.cn/chinese/index.aspx

Lu H, Guo W. Excitation-assisted pseudo-ferroelectric effect in ultrathin graphene/phosphorene heterostructure. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-5649-3.