二维铁电材料研究进展

近年来,随着微电子学的不断进步,电子器件正朝着小型化、集成化的趋势发展.但是在纳米尺度下,表面效应和尺寸效应将变得不可忽略,这便制约了传统块体铁电材料在现代工业中的应用.因此,没有小尺寸效应限制并且有着稳定自发极化的二维铁电材料成为了材料科学领域研究的重点之一.本文首先从铁电材料的分类出发,将其分为二维非范德华铁电材料和二维范德华铁电材料,并列举了各类别中已被实验报道的铁电材料,讨论了它们的发展和研究现状,并阐述了它们内在的极化机制和新奇的物理特性.这些新的二维铁电材料有望在未来的纳米级铁电应用中发挥重要的作用,使电子器件的高度集成成为可能.然后,本文综述了二维铁电器件的最新研究进展,包括铁电场效应晶体管(ferroelectric field effect transistor,FeFET)、铁电隧道结(ferroelectric tunnel junction,FTJ)和铁电突触,总结了各种器件性能,并阐述了相应的工作原理.最后,对二维铁电材料领域进行了展望,提出我们需要在理论模型、材料制备、电子器件的稳定性和界面效应等方面开展更深入研究的观点.