本征铁电单层中巨大的面内负压电性与非线性光学响应

负压电体在施加电场方向上收缩，与正常压电体相反，且在介电材料中罕见。具有非传统极化机制的低维铁电体的兴起，为具有显著负压电性的候选材料开辟了一个丰富的分支。本文中，对新近确认、具有褶皱黑磷类似结构 [J. Guo, et al. Nature 617, 67 (2023)] 的扭曲 $\alpha$-Bi 单层这一本征铁电体进行了计算研究，其展现出巨大的面内负压电性（其 $d_{33}\sim-26$ pC/N）。其负压电性源于独特的屈曲铁电机制，即列间滑动。因此，适度的拉伸应变可显著降低其铁电翻转能垒，而压缩应变则可显著增强其突出的非线性光学响应。该面内负压电性的物理机制亦适用于其他本征铁电单层。