由于Cu阳离子的空间不稳定性和van der Waals (vdW)层状结构，具有强室温铁电性的CuInP2S6近年来受到了广泛的关注。

在此，来自南方科技大学等单位研究者报道了在0.26到1.40 GPa之间的小压力下，CuInP2S6剩余极化从4.06到6.36µC cm−2显著增强了50%以上。相关论文以题为“Anomalous polarization enhancement in a van der Waals ferroelectric material under pressure”发表在Nature Communications上

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-40075-6

铁电性的特点是在居里温度以下发生自发极化，并可通过外加电场进行切换。虽然Landau-Ginzburg-Devonshire (LGD)现象学理论，对描述铁电相变是简单而有用的，但基于Berry相的现代理论允许精确计算自发极化。在此之前，钙钛矿氧化物铁电体，如PbTiO3和BaTiO3，研究最多，并得到了广泛的应用。为了促进与现代电子产品的集成，薄膜(在基板上和独立的)被广泛研究。然而，界面/表面的结构和化学不相容性往往会影响铁电性能和器件性能。

近年来，二维(2D)范德华(vdW)铁电材料的发展开辟了该领域的新范式。2D vdW铁电体，如SnTe, In2Se3, CuInP2S6(CIPS)和过渡金属硫族化合物(WTe2和MoTe2)已被报道。Chang等人在2016年发现了原子厚度SnTe的稳定的面内自发极化，其厚度可降至1单位电池(UC)的极限。随后的从头计算表明，2原子层和6原子层γ-SnTe薄膜的极化为2.3×10−6µC cm−1。在相变温度为~320 K的CIPS中发现了室温铁电性(Liu et al.)，并且在~4 nm的薄CIPS中观察到可切换的面外极化。2018年，Xue等人报道了室温铁电性存在于六方层状α-In2Se3纳米片中，直至单层极限。计算得到的面外自发极化和面内自发极化分别为0.97和8.0µC cm−2。此外，两层或三层WTe2显示出自发的面外偏振，波长为~ 0.03µC cm-2。结果表明，AB-堆叠双层BN具有0.68µC cm−2的自发极化。

一般来说，二维vdW铁电体的面外自发极化相对较小，这可能会阻碍其在电子器件中的应用。因此，vdW铁电体的极化增强，对于基于铁电体的新型电子器件的基础研究和技术发展至关重要。

在此，研究者报道了室温下流体静压驱动的CIPS自发极化增强56.5%，这与通常的压力诱导的铁电性抑制相反。例如，在10 GPa和2 GPa的压力下，PbTiO3和BaTiO3在室温下的自发极化被完全抑制。虽然有报道称多铁性CuCrO2和TbMnO3的铁电性在一定压力范围内增强，但这主要归因于压力诱导的磁电相变。vdW铁电CIPS中残余极化的增强是另一个值得进一步研究的例子。详细的拉曼分析表明，这种异常行为是由于减小vdW间隙增加了层间耦合，促进了Cu在层间位置的占用。最近，Ming等人报道了一种利用柔性电效应的CIPS替代开关方法。在他们的实验中，应变梯度驱动了Cu阳离子的迁移。然而，在本研究中，施加静水压力，促使更多的Cu阳离子占据层间位置，导致极化整体增强。

图 1：压力下的P-E环。

图 2：CIPS的晶格振动。

图 3：压力下的铜迁移。

综上所述，研究者定量地确定了vdW层状铁电CIPS在压力下的剩余极化演变。在低压下观察到异常极化增强，这是由于Cu阳离子的空间不稳定性和vdW层状结构所致。这一结果提高了研究者对vdW铁电材料独特行为的理解。（文：水生）

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