通过平面内电场实现单斜铁电体CuInP2S6的垂直于晶面的极化控制

《Advanced Functional Materials》：Out-of-Plane Polarization Control in Monoclinic Ferroelectrics CuInP2S6 via In-Plane Electric Field

通过极化响应力显微术和相场模拟，研究显示平面电场可诱导铜铟磷硫（CuInP2S6）单斜铁电体中平面和垂直极化域的协同演化，形成单畴结构。k13分量介导平面电场对垂直极化的调控作用，循环切换验证其非易失性存储功能。

　　

摘要

大多数关于CuInP₂S₆（CIPS）中铁电畴切换的研究主要集中在垂直电极几何结构上，以实现对垂直于晶面方向的极化的可逆切换。考虑到其晶体对称性，这种单斜铁电材料具有非零介电张量分量k₁₃，这意味着平面内的电场有可能控制垂直于晶面的极化，而这种极化在横向器件中起着关键作用。本文通过压电响应力显微镜与相场模拟相结合的方法，证明了平面内（IP）电场能够引发IP畴和垂直于晶面（OOP）畴的渐进变化，最终实现单畴的形成。相场模拟结果表明，正是k₁₃分量在IP电场的作用下驱动了OOP极化的产生。重复的切换循环显示了畴壁的可重复成核与移动现象，从而证明了该材料具有非易失性存储功能。这些发现表明，平面内电场能够有效控制CIPS中的垂直于晶面的极化，为通过集成范德华铁电材料来设计可重构器件架构提供了新的可能性。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。