近期，国际物理学顶级期刊《Physical Review Letters》发表量子科技研究院钟建新教授团队与湘潭大学、复旦大学合作的最新研究成果：“Prediction of Room Temperature Ferroelectricity in Subnano Silicon Thin Films with an Antiferroelectric Ground State, Physical Review Letters, 135, 156801, 2025。该研究首次在理论上预测了亚纳米硅薄膜中存在可切换的室温铁电性，突破了对单质硅传统物性的认知，为硅基铁电器件的发展开辟了新路径。
该研究成果的完成得益于多方合作与多学科方法的综合应用，体现了跨单位、跨领域协同攻关的重要作用。湘潭大学教授、太阳集团城娱8722量子科技研究院短期访问教授何朝宇，复旦大学教授向红军为论文共同通讯作者。复旦大学博士生于宏宇、邓诗涵为论文共同第一作者。湘潭大学张宇文博士、师习之博士，复旦大学朱海燕博士、谢牧廷博士，以及太阳集团城娱8722钟建新教授等合作完成了该项工作。
长期以来，寻找与硅芯片高度兼容的铁电材料是信息存储和新型电子器件发展的重大挑战。此次研究团队基于自主研发的 RG2 软件，通过高通量结构搜索与机器学习方法结合，发现了一种能量极低的新型亚纳米硅薄膜铁电相。特别值得一提的是，团队开发了可同时预测相互作用势能与 Born 有效电荷的机器学习框架 DREAM，成功模拟出该体系在室温甚至 400 K 以上均能保持稳定的铁电性，并具有低矫顽场（约 0.05 V/Å）、高抗疲劳等优异特性。这是首次在纯硅体系中预测出如此稳定且可切换的室温铁电性。
研究进一步表明，尽管该体系的基态为反铁电相，但由于上下表面反铁电耦合较弱，体系在外电场作用下呈现出典型铁电的单环滞回曲线。这一发现不仅挑战了传统对铁电—反铁电关系的理解，还为实现硅基低功耗、高密度存储器以及新型传感与能量器件提供了重要候选材料。
论文详情可见：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/xlkt-4wk5
