文 献 综 述
1. 引言
现今，由于信息的爆炸性增长以及后摩尔定律的新技术发展对器件能耗的降低和数据存储度的提升提出了新的挑战与要求，设计和寻找具有特定功能特性的材料便成为了当今实现高性能电子器件的关键。这便导致越来越多的铁性材料开始受到了人们的关注。对于铁性材料，其铁性主要包括铁磁性，铁电性和铁弹性，是指凝聚态中的有序参数可以通过外部刺激来进行有序切换，这些参数分别为自发极化，电极化和应变。例如，铁磁材料的自旋状态可以在磁场下从向上切换为向下；铁电材料的偶极子方向能够在电场下进行翻转；铁弹材料其应变方向可以在应力的作用下进行切换。且这三种铁性其性能响应均有滞后，微观上均科形成畴结构，例如铁磁材料由磁场切换自旋状态，在磁场消失后其磁性能够继续保持，微观上以磁畴的方式在材料上分布。由于铁性材料具有这些独特的功能，双重稳定性与可逆的相位，因此可以完美地模拟逻辑状态0和1，可以广泛应用于传感器，非易失性数据存储等领域的应用。
由于铁性材料在未来新型器件制备领域的重要性，现如今对于铁性材料中基础物理性质的研究和探索吸引了学术界的广泛关注，其中对于铁性材料当中铁电性的基础物性也得到空前的发展，由于在其二维材料中出现了许多的独特性质，铁电材料的研究为未来各种新型器件的出现与应用带来了新的方向与曙光。自1940年后，以BaTiO3、PbTiO3为代表的钙钛矿型铁电材料陆续被发现，成为铁电材料研究历史上一个里程碑式的时期，铁电材料自此进入了人们的视野。自发极化是铁电材料的重要特性之一，来源于晶胞内正负电荷中心不重合，使得每个晶胞都具有一个固定的极化。这种极化不依赖于外加电场的施加而存在，但其极化方向会随着外加电场的改变而改变，且当温度超过居里温度时，晶体会由铁电相转化为顺电相，此时自发极化消失。铁电材料具有优越的铁电性、压电性、热释电性、介电性以及光电效应等性能，目前的研究方向主要集中在：
(1) 开发新型铁电材料，如存能电介质材料、有机铁电材料。
(2) 提高现有材料的单一性能，如提升材料的压电系数。
(3) 将铁电性同其他初级铁序相结合，如将铁电性和铁磁性进行耦合，制备可实现电性与磁性相互调控的多铁性材料。
传统的铁电材料，如BaTiO3和PbTiO3，它们都具有钙钛矿结构。以BaTiO3为例，它为铁电相时，晶体结构为四方相，在顺电相时，晶体结构为立方相。其中铁电相与顺电相的差别在于铁电相Ti原子和O原子相对于顺电相分别沿着 z和-z轴发生位移。这类传统的铁电材料目前已经实际应用到了生活的方方面面，例如陶瓷电容器、压力传感器和波导管等。近年来，随着材料制备技术的进步和微电子集成技术的飞速发展，铁电元件趋向于小型化、多功能化以及集成化。传统的铁电材料也显现出来了一些弊端：对于传统的铁电薄膜材料，当其厚度降至纳米尺度时，会受到表面束缚电荷产生的退极化场以及表面异质性对薄膜表面附近产生的表面效应等的影响，其居里温度以及极化大小会随着薄膜的减小而减小，且对于一些铁电薄膜，当其厚度降低到一定临界值时，其薄膜的铁电性将会完全消失。由于这类铁电材料具有三维性质，所以制备其薄膜需要选择晶格失配小的衬底，且由于制备出的薄膜表面存在大量的缺陷以及悬挂键，这均会给所制备的薄膜以及器件造成一系列的负面影响。因此，如何在低维度下设计与制备能在室温下保持稳定铁电性能的纳米薄膜材料成为了研究热点之一。
铁电性主要来源于中心反演对称性的破缺，按照极化方向进行划分，自发极化可分为面内极化和面外极化两类，这两种极化方式都有各自的应用，例如面内极化可运用在场效应晶体管，面外极化可以运用在高密度存储器件中。对于传统的钙钛矿型铁电材料，由于退极化场的存在，面外极化并不稳定。但是对于二维铁电材料而言，面外极化可以稳定存在，因此，拥有面外极化的二维铁电材料能够在存储材料领域中发挥重要的作用。与传统铁电材料相比，二维铁电材料还有以下优势：
(1) 其载流子运动被限制在二维平面内，导电性增强。
