本网讯 9月27日，物理类国际顶级期刊《Physical Review Letters》（《物理评论快报》，中科院一区Top期刊）刊发了题为“Light-induced Complete Reversal of Ferroelectric Polarization in Sliding Ferroelectrics”的重要研究成果，我校物理与电子科学学院青年博士杨庆为该论文的第一作者，中国科学院物理研究所孟胜研究员为该论文的通讯作者，三码必中三码稳中为该论文的第二完成单位。
超快激光技术具备精确操纵材料结构和功能的能力，在光与物质相互作用的研究中具有重要的科学意义和广阔的应用前景。在激光脉冲的作用下，铁电极化翻转的速度通常在皮秒甚至亚皮秒量级，实现了超快的铁电相变响应。然而，目前强激光脉冲仅导致铁电极化降低或部分瞬态翻转，尚未实现完全的铁电极化翻转。这些限制的原因以及在铁电材料中实现完全铁电极化翻转的可能性尚不清楚，需要更有效的激光诱导铁电极化翻转机制。研究团队针对这些问题，利用组内自主开发的非绝热含时密度泛函分子动力学方法和软件(TDAP)，深入研究光致滑移铁电材料极化翻转的非绝热动力学过程。通过在飞秒和原子时空尺度下进行深入探索，他们研究发现在共振激发的超快激光作用下，双层六方氮化硼(h-BN)中可以在0.5皮秒内实现垂直铁电极化的完全翻转。他们提出一种新的机制，即利用一个激光脉冲在皮秒时间尺度下翻转铁电极化，并通过相同的激光脉冲可逆地将其翻转回来，这种通过光激发实现的超快铁电开关在超快非易失性铁电存储器中具有重要的潜在应用。研究团队还将这一超快铁电极化翻转机制推广到其他滑移铁电材料中，这些发现为利用激光诱导声子驱动的铁电极化翻转提供了独特的视角，为开发超快的铁电非易失性器件提供了新的可能。
超快铁电极化翻转的原理图
《Physical Review Letters》隶属于美国物理学会，主要发表原创性极强且极为重要的物理类研究成果。本工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院的支持。
论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.136902