NC：铁离子材料CuInP₂S₆的铁电和离子开关转变机制
近日，团队在《Nature Communications》发表了题为“Dual-role ion dynamics in ferroionic CuInP2S6: revealing the transition from ferroelectric to ionic switching mechanisms”的研究论文。值得一提的是，这是我校作为第一单位首次在《Nature Communications》上发表学术论文。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55160-7
近年来，随着神经形态计算技术的快速发展，对忆阻器件的需求日益增长。二维铁电材料因其极化特性可调和超薄原子结构，成为这一领域的研究热点。其中，具有“铁电-离子耦合”特性的CuInP₂S₆（简称CIPS）备受关注。该材料具备可切换的铁电极化和显著Cu离子迁移特性，使其拥有自整流和多阻态电导等功能特性，在存储、逻辑运算等领域展现出诱人的应用前景。然而，这类材料在复杂电场条件下，铁电效应与离子迁移相互耦合，其电导机制高度依赖于外部电场的强度、方向和持续时间，导电机制复杂，成为该领域困扰研究人员的核心科学问题，也是推动此类铁电-离子耦合材料迈向实际应用的关键所在。
本工作首次澄清了CIPS材料中铁电-离子迁移耦合对其电导机制的决定性作用。研究表明，Cu离子迁移由层内转变为层外迁移时，其电导机制由铁电极化转变为离子迁移主导机制。在这个转变过程中，随着铁电极化与电场反向排列和电流的急剧增大，通过调控电场参数（电压幅值、电场持续时间及循环次数），实现了四重势阱状态下Cu离子迁移的精确操控，从而实现了从铁电主导到离子迁移主导的可控电导机制切换。相关工作为二维材料中铁电性与离子迁移的复杂耦合、以及“铁电离子”材料体系电导机制提供了新见解。
宁波工程学院为第一完成单位，宁波工程学院杨为佑研究员、北京理工大学王学云教授、北京工业大学王晓蕾教授为通讯作者。宁波工程学院江兴安副研究员、南方科技大学张香平博士、北京理工大学邓尊乙博士后为共同第一作者。
