近期，我院计算凝聚态物理课题组在单质拓扑铁电理论研究方面取得新进展，相关结果“Elemental topological ferroelectrics and polar metals of few-layer materials” 发表在《Physical Review Research》(2024, 6, 023208)，张虎博士为第一作者和通讯作者。
化合物GeTe和BaTiO3等铁电材料中的阴阳离子相对位移破坏了中心反演对称性，产生铁电性。单质中不存在阴阳离子的相对位移，因此一般认为不可能存在铁电性。但是，2018年我们发现了不等价Wyckoff位置的占据可以形成单质铁电材料（J. Phys.: Condens. Matter 30 (2018) 415504），首次提出了单质铁电的概念。基于此，我们现在的工作将拓扑能带性质引入到单质铁电体系，发现双层极性堆垛的Bi体系是一种潜在的单质拓扑铁电材料，三层及以上的极性堆垛具有拓扑表面态的极性金属。拓扑性质的发现表明单质铁电可以存在更丰富的物理性质，开辟了单质拓扑铁电研究新领域。拓扑性和铁电性的耦合为设计单质铁电材料器件的实际应用提供了新方向，作为结构最简单的铁电材料，单质铁电的研究方兴未艾。
以上工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北大学高层次人才引进经费、河北大学科研创新团队项目和河北大学超算中心等的资助和支持。
文章链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevResearch.6.023208
