自从Anderson和Blount提出钙钛矿“铁电金属”以来,人们在为弄清楚其物理机制和如何设计新的铁电金属方面做出了很大努力。LiOSO3是第一个被广泛认同的极化金属,它在低温下能够保持金属性且在140K经历类似于铁电的结构相变,激发了许多科研工作者的研究兴趣。事实上,本征极化金属非常稀有,到目前为止,也只有少数极化金属被发现。而且,这些非中心对称极化金属的宏观极化方向并不能被外部电场改变,从客观上来说并不是真正的铁电金属。因此,在凝聚态和材料科学中寻找室温铁电金属仍然是一个巨大的挑战。
由于金属中的净电场可以被自由电子完全屏蔽,因此铁电性与金属性在体相中不能共存。然而,众多研究表明低维材料具有许多与体相材料相悖的奇异特性和新颖的量子态。基于以上基础,南方科技大学陈朗教授和南昌大学柯善明教授团队提出通过施加一个强的极化场,以铁电/单层氧化物金属超晶格的形式人工合成铁电金属。这样,原子层级氧化物导电层的对称性可以被邻近的极化场打破和操纵,从而形成二维“铁电金属”。
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.0c03417