随着信息时代的高速发展，人们对于信息存储的需求越来越高。传统半导体技术主要依赖以电荷为信息载体的晶体管单元，实现对信息的表达、存储、传输和处理。随着摩尔定律的失效，如何利用新原理、新结构和新材料来解决这一器件问题是后摩尔时代半导体技术的发展重点。研究人员充分意识到亟需寻找操控电子的新方式，这将在微观层次上丰富信息编码和操作，对于发展新型自旋电子元器件以及下一代自旋电子学具有重大的意义。

2016年华东师范大学段纯刚教授团队通过研究单层2H相VSe2，提出了铁谷材料（类比于铁磁和铁电材料定义，具有自发的自旋极化材料称为铁磁材料；具有自发的铁电极化材料称为铁电材料；具有自发的能谷极化材料称为铁谷材料。）这一新概念。因此，能谷自由度为自旋电子器件的发展带来了新的曙光。如何实现对能谷自由度的调控，是研究者面临的又一难题。

针对这一问题，西安交通大学材料学院李平副教授与淮阴工学院荀威博士等人提出一种机制，通过二维双层材料的层间滑移实现对磁性、铁电和谷极化的操纵。重要的是，作者在双层GdI₂体系证实了这种机制的可行性。双层GdI₂的磁基态和谷极化可以通过滑移铁电实现强耦合，并且呈现出可调控和可逆性。此外，作者通过自旋哈密顿量和层间电子跃迁揭示了滑移铁电诱导磁相变的微观物理机制。这一研究，为二维多铁器件提供了一个新的方向，对下一代电子、谷电子和自旋电子器件具有重要意义。

以上研究成果以《二维材料层依赖的磁性、铁电、铁谷共存的多铁》(Coexisting Magnetism, Ferroelectric, and Ferrovalley Multiferroic in Stacking-Dependent Two-Dimensional Materials)为题发表于国际著名期刊《纳米快报》(Nano Letters)。西安交通大学为论文的第一作者和第一通讯单位，材料学院访问学者荀威博士为论文的第一作者，李平副教授为论文唯一通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金青年项目、教育部博士后项目、中央高校基本业务费、复旦大学应用表面物理国家重点实验室开放课题的资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c00597

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