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应变作为调控手段已经被广泛应用于材料功能特性的调控方面，诸如电子结构、磁性、催化、光学和铁电性能等。典型的案例是量子顺电体SrTiO₃薄膜，可以通过适当应力调控转变为室温铁电体，并被实验和理论所证实。近期的理论研究发现，本征顺电的二维PbTe材料也存在应变诱发铁电相变行为，这为的二维铁电体材料体系的铁电相变提供了新的调控手段。然而，受制于传统第一性原理计算成本的限制，很难通过对二维PbTe材料有限温度下、较大时空间尺度上的铁电相变机制及其热力学特征进行系统研究，因此利用大规模分子动力学探究二维PbTe在有限温度下的铁电相变原子过程具有十分重要的理论意义。

近日，西安交通大学材料学院的邓俊楷教授课题组与澳大利亚墨尔本大学刘哲教授合作，利用基于深度学习分子间作用势的分子动力学模拟（DeepMD）研究了二维PbTe在应变作用下、在低温至室温的铁电相变行为，并总结了相变的热力学特征和相变机制。研究结果表明，二维PbTe在约6%的单轴预应变作用下，可在室温（300K）展现出稳健的铁电性，并且基于二维材料天然的柔性使其成为可应用的室温二维铁电材料。通过大规模的分子动力学模拟获得的二维PbTe"应变-温度"相图，则为实际应用提供了理论基础。此外，通过对材料局域铁电极化矢量的统计发现，二维PbTe的铁电相变过程呈现明显的位移型特征。同时，材料预应变热循环加载的过程中呈现无热滞的现象、相变过程序参量（极化矢量）的统计结果以及材料热容变化曲线表明二维PbTe铁电相变为二阶相变。

本项研究成果以“Strain-aided room-temperature second-order ferroelectric phase transition in monolayer PbTe: Deep potential molecular dynamics simulations” 为题发表在国际著名期刊Physical Review B（IF= 4.04）上。西安交通大学为本论文的第一作者和唯一通讯单位，论文第一作者弓站朋是材料学院邓俊楷教授培养的博士生。本项研究得到了国家自然科学基金面上项目、陕西省重点研发计划、创新引智111计划2.0项目的资助。研究也得到西安交通大学校级高性能计算平台、西安未来人工智能计算中心提供的超算算力和技术支持。

论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.108.134112