二维拓扑表面上的可调铁电拓扑缺陷：二维材料中的应变工程类斯格明子极化结构
材料科学
2024-02-26 v2
摘要
铁电薄膜中的极化拓扑结构因其迷人的物理行为及在高密度非易失性存储器中的潜在应用，近来引起了极大关注。然而，大多数极化拓扑图案仅在钙钛矿超晶格中观察到。在此，我们报道了通过多尺度计算模拟在二维 PbX（X=S、Se 和 Te）材料中利用应变工程设计并实现了可调铁电极化拓扑缺陷结构。首先，第一性原理计算证明了此类二维材料中应变诱导的可恢复铁电极化相变。随后，基于所开发的深度学习势的分子动力学模拟表明，施加的机械压痕诱导了独特的极化拓扑涡旋图案。根据应变相图与施加的复杂应变载荷，通过有限元模拟预测会出现包括反涡旋结构和通量闭合结构在内的多样极化拓扑结构。我们得出结论，应变工程有望在超柔性二维材料中定制各种设计的可逆极化拓扑，这为下一代纳米电子与传感器件提供了极佳机遇。
引用
@article{arxiv.2204.05129,
title = {Tunable ferroelectric topological defects on 2D topological surfaces: strain engineering skyrmion-like polar structures in 2D materials},
author = {Bo Xu and Zhanpeng Gong and Jingran Liu and Yunfei Hong and Yang Yang and Lou Li and Yilun Liu and Junkai Deng and Jefferson Zhe Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.05129},
year = {2024}
}
备注
36 pages, 6 figures for manuscript, 11 figures for supplementary information