CuInP$_2$S$_6$ 中的循环铁电翻转与量子化电荷输运
材料科学
2023-12-01 v1
摘要
范德瓦耳斯层状铁电体 CuInPS 因 Cu 离子在该体系中异常迁移而展现出多种引人入胜的特性。虽然极化翻转机制通常被认为源于单层内 Cu 离子运动，但已有研究提出涉及 Cu 跨范德瓦耳斯间隙运动的第二条翻转路径。本工作中，我们对此类翻转路径进行零温第一性原理计算，聚焦于保持原胞周期性的两类路径：“协同”路径保持体系的滑移镜面对称性，“顺序”路径中原胞内两个 Cu 离子彼此独立运动。我们发现 CuInPS 具有丰富多样的能量图景，且无论跨间隙还是穿层路径，顺序路径在能量上均明显占优。重要的是，这些片段可组装成一个全局绝缘的循环，随着 Cu 离子移至相邻层，面外极化以一个量子演化。就此意义，我们认为 CuInPS 体现了量子化绝热电荷泵的物理。
引用
@article{arxiv.2305.01182,
title = {Cyclic Ferroelectric Switching and Quantized Charge Transport in CuInP$_2$S$_6$},
author = {Daniel Seleznev and Sobhit Singh and John Bonini and Karin M. Rabe and David Vanderbilt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.01182},
year = {2023}
}