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在此，来自武汉大学等研究者开发了一种物理气相沉积方法来合成二维掺杂p的SnSe。相关论文以题为“Two-dimensional multiferroic material of metallic p-doped SnSe”发表在Nature Communications上。

同时具有铁磁和铁电性质的多铁材料，由于其新兴的物理性质(如磁电耦合、非互易、拓扑顺序和热霍尔效应等)以及在存储器件、自旋电子器件和无损数据存储等方面的多功能应用，而受到越来越多的关注。一般来说，过渡金属部分充满的d/f轨道中的电子自旋顺序导致了磁性的演化，打破了时间反演对称性。而铁电性往往来自于d/f轨道为空的稳定偏心离子的剩余极化，破坏了空间反转对称性。在这方面，低对称材料中的多铁元素的探索是有前景的，也做出了相当大的努力(如NiI2、GaFeO3、BiFeO3、TbMnO3和MnWO4等)。虽然人们一直在寻求利用二维(2D)多铁材料构建高性能磁电耦合器件，但进展并不理想。

IV族单硫族化合物，如SnSe，具有扭曲的弯曲结构，被预测为具有自发电极化和晶格应变的铁弹-铁电多铁。近年来，铁电性在SnSe和SnS中分别得到了实验验证。例如，在溶剂辅助合成的SnSe纳米壁/微球中，观察到形状相关的平面内压电响应(压电系数为~19.9 pm V-1)。在物理气相沉积(PVD)生长的15层以下的SnS纳米片中存在室温铁电性。在分子束外延(MBE)在石墨烯上合成的单分子层SnSe中，发现了临界温度接近400 K的鲁棒铁电性，且其铁电畴可由偏置电压控制。值得注意的是，对IV族单硫族化合物的铁磁探索尚不存在，尽管铁磁-铁电复合铁磁在构建高效写入和低能耗读取的磁电器件方面很有前途。SnSe是一种典型的非磁性元件，但通过空穴掺杂可以诱发磁矩。

在此，研究者设计了一种高通量PVD方法，以可控的方式在云母上合成二维p掺杂SnSe。由于SnSe2微畴的局部相偏析和伴随的界面电荷转移，在二维p掺杂SnSe中发现了金属特征。在PVD合成的二维p掺杂SnSe中，同时存在室温铁磁性和鲁棒铁电性，充分说明了其多铁性。通过结合密度泛函理论(DFT)计算和电输运/压电响应力显微镜(PFM)测量，明确了内部机制。有趣的是，在二维掺杂p的SnSe中，当居里温度接近~337 K时，已经证明了室温的铁磁性。同时，在SnSe2引入的去极化场作用下，铁电性依然保持。这项工作为探索二维极限下的磁电耦合和构建高性能逻辑器件扩展摩尔定律提供了重要的进展。

图1 云母表面可调厚度SnSe纳米片的可控合成。

图2 PVD合成的二维SnSe的原子结构。

图3 PVD合成的二维p掺杂SnSe的金属行为。

图4 PVD合成的二维p掺杂SnSe的铁磁性。

图5 二维p掺杂SnSe的铁电性测定。

综上所述，研究者通过简单的PVD法在云母衬底上成功合成了大畴、厚度可调的SnSe纳米片。在SnSe2和SnSe形成焓相似的条件下，发现了SnSe2微畴的局域相偏析和界面电荷转移，从而导致二维p掺杂SnSe中出现了简并半导体和金属特征。更有趣的是，通过DFT计算、SQUID和MFM/PFM测量，PVD合成的二维金属p掺杂SnSe的室温铁磁性和鲁棒铁电性得到了验证，从而建立了多铁性质。这一结果为二维多铁材料的可控合成提供了突破，为未来二维多铁材料在下一代逻辑器件中的工业化应用开辟了可能。