摘要：深圳国际量子研究院梁晶副研究员（一作）、康奈尔大学杨冬阳博士（一作）、不列颠哥伦比亚大学叶子良副教授（通讯）及其合作者，通过光学反射谱（RC）技术，对三层3R‑MoS₂器件中不同堆垛形式（ABC、ABA、BAB和CBA）进行了精确区分，并系统解析了极化翻转路径

深圳国际量子研究院梁晶副研究员（一作）、康奈尔大学杨冬阳博士（一作）、不列颠哥伦比亚大学叶子良副教授（通讯）及其合作者，通过光学反射谱（RC）技术，对三层3R‑MoS₂器件中不同堆垛形式（ABC、ABA、BAB和CBA）进行了精确区分，并系统解析了极化翻转路径。研究揭示，器件在极化翻转过程中，畴壁在不同界面先后解钉扎的顺序起到了关键作用，同时化学掺杂引起的自由载流子屏蔽效应也显著调控了极化翻转路径。这一工作为滑移铁电器件中多态存储和精细控制提供了坚实的物理基础。

二维范德华材料通过层间堆垛可以实现一种新型铁电现象：滑移铁电。与传统铁电材料不同，其极化翻转不依赖于离子位移，而是通过相邻层间的相对滑移来实现。由于界面处的极化状态仅由相邻两层之间的堆叠方式（AB或BA）决定，多界面滑移铁电为实现多态存储、传感和计算等应用提供了全新思路，同时也为探索多界面、多中间态结构奠定了基础。然而，滑移铁电中多界面极化翻转的具体机理仍亟待深入研究。

本文利用RC谱等纳米光谱学手段，系统解析了三层3R‑MoS₂滑移铁电器件中极化翻转的全过程。研究中，通过追踪不同堆垛形式下层内激子能量、振子强度以及层间激子特性，详细展示了器件从初始状态（CBA或ABC）经过中间态（ABA或BAB）转变为最终极化状态（ABC或CBA）的具体路径。实验结果直观展示了畴壁在不同界面上先后解钉扎的过程，并明确了自由载流子屏蔽效应与缺陷钉扎对极化翻转路径调控的关键作用。

图1 | 极化翻转过程中的ABA中间态。

图2 | 初始与最终态的堆叠构型光学判定。

图3 | 中间态堆叠构型的光谱特征解析。

图4 | 多路径极化翻转中ABA与BAB中间态的对比。

图5 | 单栅极条件下的极化翻转与自由载流子屏蔽效应揭示。

通过纳米光谱学探测，本文首次揭示了三层3R‑MoS₂中各极化态的微观差异，实现了对多界面滑移铁电中多极化态翻转机制的全面解析。研究表明，畴壁在不同界面先后解钉、缺陷钉扎效应以及自由载流子屏蔽共同决定了极化翻转路径和中间态的稳定性。该研究不仅为多态存储、传感和逻辑运算等新型器件的设计提供了重要理论依据，也为深入探索二维材料中更多复杂相互作用指明了方向。

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来源：Future远见