游陆/方亮课题组近期报道了二维范德华铁电材料中的极化转动研究的最新进展。铁电极化转动是传统铁电压电材料中许多物理机制和应用的重要支撑：例如多相界处的巨大压电效应、液晶显示中的电光调制，以及近年来非共线拓扑极化结构相关的研究热潮。在新兴的二维铁电体中，极化转动现象尚未被探究，这可能是因为它们中大多数铁电极化要么垂直于层平面，要么平行于层平面。作为一种典型的二维铁电体，CuInP2S6因其特定的层间堆叠方式而具有低对称性的晶体结构，这允许产生倾斜的铁电极化，从而实现可控转动。然而，尽管多年来对 CuInP2S6的研究非常深入，其较弱的面内极化通常被研究界忽视。
基于上述猜想，课题组首先通过严格的结构对称性分析和相关物性表征（包括压电力显微镜（PFM）和二次谐波效应（SHG））验证了 CuInP2S6 中垂直和水平极化分量的共存。有趣的是，我们在极性相反的铁电畴中观察到了明显的 SHG 信号差异，并通过定量张量分析揭示了这种SHG差异源于内建电场引起的不同畴中的极化倾斜角度不同。基于极化的可转动特性，我们随后构建了一个石墨烯/CuInP2S6/石墨烯范德华异质结电容器，展示了通过场致极化转动调制 SHG 的器件原型。据我们所知，这是首次尝试探索二维范德华铁电材料中的极化旋转效应。这些研究发现深化了人们对电极化矢量与层间堆叠之间相互作用的理解，并为非线性电光学领域的潜在应用开辟了新的方向。
这一研究成果以“Polarization-rotation-driven modulation of second harmonic generation in van der Waals layered ferroelectric CuInP2S6”为题发表在应用物理顶级期刊Applied Physics Reviews上，并被选为Featured Articles。苏州大学物理学院博士生胡一奇、华中科技大学博士生高寒为文章的共同第一作者，苏州大学物理学院方亮教授、游陆教授，华中科技大学物理学院韩一波教授为论文的共同通讯作者。以上工作获得了国家自然科学基金委面上项目和苏州科技局项目等的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1063/5.0230814
