二维$\alpha$-In$_2$Se$_3$的本征铁电翻转

二维(2D)铁电半导体为将铁电体集成到高密度超薄纳米电子器件中提供了机遇。在少数已合成的二维铁电体中，以其可电寻址垂直极化而闻名的$\alpha$-In$_2$Se$_3$引起了极大兴趣。然而，对该材料许多基本特性的理解，如自发面内极化的存在与翻转机制，仍存在争议，表现为相互冲突的实验与理论结果。在此，我们结合压电力显微镜的实验表征与对称性分析，明确否定了先前关于$\alpha$-In$_2$Se$_3$中存在面内铁电性的断言。利用深度学习辅助的大规模分子动力学模拟，探究了单层$\alpha$-In$_2$Se$_3$中垂直极化翻转的过程，揭示了与块体铁电体根本不同的原子尺度机制。尽管缺乏面内有效极化，一维畴壁可由面外与面内电场共同移动，表现出以突发的、间歇性的运动模式为特征的异常雪崩动力学。在不同温度、电场取向与强度下传播的畴壁速度可用普适蠕变方程统计描述，其动力学指数为2，不同于无序介质中弹性界面运动的所有已知值。本工作纠正了关于$\alpha$-In$_2$Se$_3$面内铁电性的长期误解，且畴壁速度的定量表征将对二维铁电体的基础理解与技术应用中具有广泛意义。