新加坡国立大学Loh Kian Ping团队ACS Nano：二维材料βʹ-In2Se3中的面内亚铁电性

βʹ-In₂Se₃作为一种二维层状范德瓦尔斯材料，其独特的面内调制结构和铁电性质在信息存储、传感器和能量存储器件等领域展现出丰富的应用潜力。

近日，新加坡国立大学的Loh Kian Ping教授团队在国际知名学术期刊《ACS Nano》上发表题为“In-Plane Ferrielectric Order in van der Waals βʹ-In₂Se₃”的研究论文。不同于以往的铁电/反铁电研究，该论文重点关注βʹ-In₂Se₃中的面内亚铁电序，并探索了其在电子器件中的潜在应用。文章的第一作者为新加坡国立大学王林（现工作于上海交通大学）、周鑫和苏梦瑶。

团队采用了包括二次谐波生成、四维扫描透射电子显微术（4D-STEM）和面内压电力显微镜等多种表征分析技术，深入研究了βʹ-In₂Se₃的亚铁电调控结构和性质。统计分析了由Se原子位移而引起的纳米条带结构分布，发现非平衡宽度的纳米条带占主要地位，导致材料表现出净极化，从而在更大尺度上形成了亚铁电畴。这种独特的一维纳米条带结构体现了铁电性和反铁电性特性之间的竞争关系，为理解该类材料的复杂行为提供了新的视角。

图1、βʹ-In₂Se₃的结构及其相变过程。图片来源：ACS Nano

图2、βʹ-In₂Se₃的纳米条带结构的详细电镜表征。图片来源：ACS Nano

图3、四维扫描透射电子显微学（4D-STEM）揭示的非平衡纳米条带的净极化，为理解面内亚铁电畴提供了重要信息。图片来源：ACS Nano

图4、亚铁电畴的二次谐波生成(SHG)、压电响应力显微镜(PFM)和亮场扫描透射电镜(BF-STEM)表征。图片来源：ACS Nano

图5、βʹ-In₂Se₃的器件层面电学行为（更多数据参见文章Supporting Information）。图片来源：ACS Nano

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.3c09250