近日，我系徐长松课题组和南方科技大学王峻岭教授课题组合作，在滑移铁电体WTe2的极化研究中取得进展。相关成果以“Sub-nanosecond polarization switching with anomalous kinetics in vdW ferroelectric WTe2”为题，于2025年8月5日发表在Nature Communications上。

与传统铁电材料相比，新发现的"滑移铁电体"具有截然不同的极化起源与反转机制。然而，学界对其极化反转动力学仍缺乏清晰认知。有鉴于此，近日，中国科学技术大学李晓光教授，复旦大学徐长松研究员，南方科技大学王峻岭教授（共同通讯作者）报道了一项在滑移铁电体WTe2中实现0.6纳秒的亚纳秒级极化反转的研究，这是迄今为止在范德华铁电体中观察到的最快的反转速度。值得注意的是，传统成核限制模型仍适用于描述该过程。但与常规铁电材料相反，WTe2中极化反转的激活场会随温度升高而增大。此外，该器件展现出优异的耐久性——在经历1010次反转循环后仍无疲劳迹象。

通过理论分析，该研究计算了不同温度下双层WTe2的极化强度及其能垒变化。尽管 DFT 通常基于阶跃型费米–狄拉克分布来计算零温效应，有限温度效应仍可通过调整展宽来近似模拟，其中较大的展宽值对应于更高的有效温度。计算结果显示，随着温度升高，WTe₂的极化强度呈单调下降趋势，而铁电相与顺电相之间的能垒则略有增加。相比之下，典型的绝缘型滑动铁电体BN以及常规铁电体PbTiO3在相同条件下均未表现出极化的降低。结合WTe₂极化减弱与能垒升高的特征，理论分析揭示了温度升高会使极化反转更加困难的原因。本研究为深入理解滑移铁电体的极化反转机制提供了新视角，并为纳米电子学与自旋电子学领域的潜在突破奠定了理论基础。

相关研究发表于Nature Communications 16, 7221 (2025)。南方科技大学博士生白印鑫为论文第一作者，我系博士生虞智超为共同第一作者，中国科学技术大学李晓光教授，我系徐长松青年研究员，南方科技大学王峻岭教授为共同通讯作者。该工作获得了复旦大学物理系，计算物质科学教育部重点实验室，应用表面物理国家重点实验室，国家科技部，国家自然科学基金委，上海期智研究院等的大力支持与资助。徐长松课题组主要开展计算凝聚态物理（有效哈密顿量、多铁、磁性、斯格明子等）方面的研究。

图1.器件结构与铁电特性

图2.Td-WTe2的极化反转动力学

图3.Td- WTe2中反转畴的形成及其温度依赖的极化反转特性

图4.Td- WTe2的耐疲劳特性。