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材料科学：二次元金属の強誘電スイッチング
Nature 560, 7718 doi: 10.1038/s41586-018-0336-3
強誘電体は、電場をかけることによって極性を反転（スイッチング）できる極性構造を持つ物質である。金属では、遍歴電子によってイオン間の静電力が遮蔽され、これが、極性金属が非常にまれである理由の1つである。また、遮蔽によって外部電場も排除されるため、強誘電スイッチングの可能性は見かけ上除外される。しかし原理的には、十分に薄い極性金属なら、電場が十分透過して極性スイッチングが起こる可能性がある。今回我々は、トポロジカル半金属WTe2ではこの原理が具現化されることを示す。単層WTe2は中心対称性なので無極性であるが、積層バルク構造は極性である。我々は、2層または3層のWTe2が、ゲート電極を用いてスイッチングできる面外自発電気分極を示すことを見いだした。また、グラフェンを電場センサーとして用い、分極を直接検出して定量化した。さらに、伝導性によって分極状態を識別でき、キャリア密度を変化させることでこの特性を調節できた。分極が消失する温度は350 Kより高く、WTe2がグラフェン層で挟まれていても室温でスイッチング能が維持され、他の二次元材料と併用する用途に適したロバスト性が実証された。
