二维多铁性半导体中的铁电可切换谷电荷特性

《Materials Horizons》：Ferroelectric switchable valleytricity in 2D multiferroic semiconductors

铁电性调控 valleys 指数的新机制在二维多铁半导体 TiCr?O? 中实现，基于对称分析和 k·p 模型，通过非等价势反转非对称三角结构锁定 valleys 指数，实现电控反转载流子 valleys 指数及极化创建/消除，为 valleytronic 设备设计提供新范式

　　

有效控制谷指数对于基础研究和器件应用都具有重要意义，但这仍然是一个具有挑战性的问题。在这里，我们通过对称性分析和一个有效的 k·p 模型，提出了一种将谷指数与二维（2D）多铁性晶格中的铁电性耦合的新机制。其背后的物理原理是，铁电性产生的不等势可以反转并消除非对称三角形结构。由于非对称三角形结构与谷指数物理特性之间存在密切联系，因此谷指数被锁定在铁电极化状态上。这使得载流子的谷指数能够高效地发生电学反转，同时也能实现谷极化的电学产生或消除。此外，基于第一性原理计算，我们在二维多铁性半导体 TiCr₂O₄ 中验证了这一机制，该材料倾向于将顺电态作为亚稳态。我们的工作为谷电子器件的设计和优化建立了新的范式。