自发对称性破缺是凝聚态物理中的中心现象之一，也是产生极化态的要害机制，与磁性、超导电性、铁电性等严密相关。它还为信息存储和处理供给了原理根底，也是电子信息范畴关怀的要害科学问题之一。多铁性资料因能一起展示磁性与铁电性，成为低能耗、高密度信息存储和新式电子器材开发的重要候选资料，也为深化了解凝聚态体系中杂乱有序态的构成和调控供给了资料渠道。传统多铁性资料多以体相方式存在，但是，在二维极限下，热涨落和量子涨落明显，较低的对称性也约束了其自发破缺的可能性，使得磁-电共存面对巨大应战。虽然最近的研讨标明，磁性和铁电性可分别在单层二维材猜中独立存在，但单层多铁性（磁电共存）的存在仍缺少确凿证据。

  针对这一应战，协作团队使用二硒化铌(NbSe2)范德瓦尔斯衬底的强层间电子耦合特性，在磁性VCl3单层中诱导出经过结构与磁性耦合的面内电铁电性。详细地，经过分子束外延成长和扫描隧道显微镜（STM）观测，团队发现VCl3原子结构产生明显畸变，并直接观测到铁电畴壁及能带曲折现象（图1），测得铁电极化强度约为0.04 μC/cm2，并成功完结了铁电畴翻转。振荡样品磁强计（VSM）丈量进一步证明VCl3具有反铁磁性，并在16 K温度下产生磁相变。

  图1.在NbSe2衬底上成长的单层VCl3原子结构畸变(A)、铁电畴壁(B)和能带曲折现象(C,D)。

  密度泛函理论核算提醒了具有方向性的Cl–Se界面相互作用在破缺VCl3的C3面内旋转对称性、继而诱导面内铁电性中的要害作用。在不具有方向性相互作用的石墨烯—VCl3界面中，单层VCl3并未明显破缺面内旋转对称性，也未展示出头外电极化，印证了具有方向性的界面相互作用在诱导面内铁电性中的重要性。这一效果不仅为二维单层极限下的多铁性资料研讨奠定了根底，也开始提醒了旋转对称性破缺与面内电极化之间的深入联络，还为使用范德华界面相互作用诱导和调控多铁性拓荒了新的思路，也为推进新式多功能器材研制供给了原理根底。

  四川师范大学物理与电子工程学院讲师郭的坪博士（物理学院2024级博士毕业生）和武汉大学邓京昊博士、文耀博士、卢双赞博士为论文的一起榜首作者。物理学院季威教授、武汉大学张晨栋教授、武汉大学何军教授为该论文的一起通讯作者。该作业的理论核算部分由郭的坪博士和季威教授完结，试验部分由协作单位完结，并得到了国家自然科学基金、科技部、教育部等的支撑。相关核算在中国人民大学核算云渠道和物理学院高性能核算试验室完结。

  下一篇：程志海教授课题组及其协作者在1T-TaS2平带电子态的精准调控研讨范畴获得重要发展