多铁材料Multiferroic materials，因其优异的静态和动态磁电性能而备受关注。特别是，II型多铁性材料，表现出反转对称破缺磁序，通过各种机制直接诱导铁电极化，如自旋流或反Dzyaloshinskii–Moriya效应。磁序参数和偶极序参数之间的这种内在耦合，导致了高强度的磁电效应。长期以来，人们一直在寻找具有这种本征多铁性的二维材料，以便能够在纳米电子器件中利用磁电耦合。
近日，麻省理工学院Riccardo Comin团队在Nature上发文，报道了在基于过渡金属范德华材料NiI2的单原子层中，发现了II型多铁性有序。NiI2多铁性状态的特征在于，具有给定手性的适当螺旋自旋 proper-screw spin helix，其耦合到电荷自由度以产生手性控制的电极化。圆二向色拉曼测量直接探测磁手征基态及其源于动态磁电耦合的电磁子模。将双折射和二次谐波产生测量与理论建模和模拟相结合，探测到一个高度各向异性的电子态，同时打破了三重旋转和反转对称性，并支持极序。作为温度和层数函数的光学特征演变，揭示了有序磁极态，其持续到单层NiI2的超薄极限。这一发现，为NiI2和过渡金属二卤化物在二维极限下研究多铁性现象、手征磁织构和铁电性提供了新平台。
Evidence for a single-layer van der Waals multiferroic.
单层范德瓦尔斯材料 多铁性的证据。
该项研究结果，呈现了在单层极限下可观测到的本征多铁性相。多个互补光学信号证实了铁电性和反转对称破缺磁序的持续存在，直到单层NiI2转变温度为T=21K。这些研究结果，将II型多铁性物理引入范德华vDW材料领域。这些研究发现，为研究和优化下一代纳米器件中磁性和介电性质的相互作用，创造了新机会。
文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04337-x
https://doi.org/10.1038/s41586-021-04337-x
本文译自Nature。
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