老哥俱乐部

近期，老哥俱乐部物理学院姚裕贵教授团队与华中科技大学吴梦昊教授团队相助，在理论上预言了一种具有空前巨概略光伏效应的本征二维拓扑铁电金属。相关研究效果以题为 “Two-dimensional Topological Ferroelectric Metal with Giant Shift Current” 的论文揭晓在国际顶级物理学期刊《Physical Review Letters》上，并被该期刊选为 “Editors’ Suggestion”。

铁电金属的看法最早由 P. W. Anderson 和 E. I. Blount 于1965年在《Physical Review Letters》上揭晓的一篇论文中提出。以后，相关的实验和理论研究一直涌现，逐渐成为各人关注的热门。由于二维质料具有原子级厚度，加入输运的载流子被限制在质料的平面内，而其面外极化则可以通过笔直偏向的电场举行调控，从而使得看似不兼容的金属性和铁电性得以在其中完善共存。然而，迄今为止，实验上仍未能证实本征单层铁电金属的保存。

图：(左) 铁电金属 PtBi₂ 单层与光致位移电流(shift current)示意图。(右) 单层 PtBi₂ 的位移电流电导率与其它二维/三维铁电质料的较量

团队从理论上预言单层 PtBi₂ 是本征二维拓扑铁电金属的理想候选者。单层 PtBi₂ 对应的范德华层状体质料为 t- PtBi₂，已有实验批注 t- PtBi₂ 的块材、外貌及薄层在低温下均体现出超导性。他们的盘算效果显示，单层 PtBi₂ 拥有显著的自觉极化、适中的翻转势垒和剥离能，这些特征为其在实验上的制备及铁电性的验证提供了有力支持。

在电子结构方面，该研究还指出，单层 PtBi₂ 拥有 Z₂ 拓扑数即是 1 的非平庸电子能带结构。这一特征付与其亘古未有的重大铁电体光伏效应(ferroelectric bulk photovoltaic effect)。别的，铁电性、金属性和拓扑能带的相互交织，也使得二维拓扑铁电金属有可能展现更多新颖的物性，这为以后的研究提供了辽阔的空间。

该事情获得国家自然科学基金委、中国博士后科学基金会的支持；锌萍即笱У难盍┦(2024届博士结业生，现供职于三峡大学)、老哥俱乐部的博士后黎磊为该论文的配合第一作者。黎磊博士、吴梦昊教授、姚裕贵教授为该论文的配合通讯作者。另外，老哥俱乐部的余智明教授也对此事情做出了孝顺。相关效果揭晓于国际顶级期刊Physical Review Letters： Phys. Rev. Lett. 133, 186801 (2024)

文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.186801