新加坡國立大學Loh Kian Ping團隊ACS Nano:二維材料β?-In2Se3中的面內亞鐵電性


β?-In2Se3作為一種二維層狀范德瓦爾斯材料,其獨特的面內調制結構和鐵電性質在信息存儲、傳感器和能量存儲器件等領域展現出豐富的應用潛力。

近日,新加坡國立大學的Loh Kian Ping教授團隊在國際知名學術期刊《ACS Nano》上發表題為“In-Plane Ferrielectric Order in van der Waals β?-In2Se3”的研究論文。不同于以往的鐵電/反鐵電研究,該論文重點關注β?-In2Se3中的面內亞鐵電序,并探索了其在電子器件中的潛在應用。文章的第一作者為新加坡國立大學王林(現工作于上海交通大學)、周鑫和蘇夢瑤。

團隊采用了包括二次諧波生成、四維掃描透射電子顯微術(4D-STEM)和面內壓電力顯微鏡等多種表征分析技術,深入研究了β?-In2Se3的亞鐵電調控結構和性質。統計分析了由Se原子位移而引起的納米條帶結構分布,發現非平衡寬度的納米條帶占主要地位,導致材料表現出凈極化,從而在更大尺度上形成了亞鐵電疇。這種獨特的一維納米條帶結構體現了鐵電性和反鐵電性特性之間的競爭關系,為理解該類材料的復雜行為提供了新的視角。

圖1、β?-In2Se3的結構及其相變過程。圖片來源:ACS Nano

圖2、β?-In2Se3的納米條帶結構的詳細電鏡表征。圖片來源:ACS Nano

圖3、四維掃描透射電子顯微學(4D-STEM)揭示的非平衡納米條帶的凈極化,為理解面內亞鐵電疇提供了重要信息。圖片來源:ACS Nano

圖4、亞鐵電疇的二次諧波生成(SHG)、壓電響應力顯微鏡(PFM)和亮場掃描透射電鏡(BF-STEM)表征。圖片來源:ACS Nano

圖5、β?-In2Se3的器件層面電學行為(更多數據參見文章Supporting Information)。圖片來源:ACS Nano

原文鏈接:https://doi.org/10.1021/acsnano.3c09250

分享到