【摘 要】
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二维铁电体在性能和结构上结合了经典铁电体和超薄二维材料的优异性质,与当今电子器件集成化、微型化、多功能化的发展需求相契合,从而备受科研工作者的关注。然而本征二维铁电材料的探索仍然处于早期阶段,亟需引入新的成员,这将为基础研究和发展实用铁电器件提供更多的发展机会和研究对象。Cd7Te7Cl8O17晶体属于Pca21空间群,具有非中心对称的极性结构和层间易断裂的成键方式,是潜在的二维铁电材料。基于此,
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二维铁电体在性能和结构上结合了经典铁电体和超薄二维材料的优异性质,与当今电子器件集成化、微型化、多功能化的发展需求相契合,从而备受科研工作者的关注。然而本征二维铁电材料的探索仍然处于早期阶段,亟需引入新的成员,这将为基础研究和发展实用铁电器件提供更多的发展机会和研究对象。Cd7Te7Cl8O17晶体属于Pca21空间群,具有非中心对称的极性结构和层间易断裂的成键方式,是潜在的二维铁电材料。基于此,本文开展了二维Cd7Te7Cl8O17纳米片的气相制备及铁电性能探索等方面的工作,具体研究内容如下:（1）开发了一种Se辅助的化学气相沉积法,在云母衬底上实现了高质量的超薄二维Cd7Te7Cl8O17纳米片（～3.8 nm）的可控制备。通过拉曼光谱和微区吸收光谱,发现其具有较强的光学各向异性。通过第一性原理计算和实验揭示其生长机理:Se和Cd Cl2·5/2H2O中H2O分子的引入使得反应过程中产生了较强的氧化剂,导致Cd和Te被完全氧化,并由于较低的（100）晶面表面能,从而形成Cd7Te7Cl8O17稳定的二维结构。本文提出Se辅助的化学气相沉积法为其他二维材料的合成提供了一种新思路。（2）基于合成的二维Cd7Te7Cl8O17纳米片,研究其非线性光学和铁电性质。通过二阶非线性光学表征揭示Cd7Te7Cl8O17纳米片反演对称性的破缺和不同晶格取向的畴结构。使用压电力显微镜观察到二维Cd7Te7Cl8O17纳米片具有自发的微观铁电畴、外加电场可控的电极化翻转以及铁电极化的非易失性,并且铁电性可以维持到6 nm的厚度,证明Cd7Te7Cl8O17是一种全新的、稳定的二维本征面外铁电体。温度依赖性的二次谐波光谱揭示二维Cd7Te7Cl8O17纳米片具有高达～380 K的转变温度。稳定的室温面外铁电性预示着二维Cd7Te7Cl8O17纳米片在存储器、传感和压电等领域具有诱人的应用前景。
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