（通讯员 谭光荣）2月6日，《npj计算材料》（npj Computational Materials）在线刊发了国家脉冲强磁场科学中心徐刚教授团队题为“Promising ferroelectric metal EuAuBi with switchable giant shift current”的研究成果。中心硕士生谭光荣为论文第一作者，徐刚教授和邹金雨讲师为论文通讯作者。

铁电金属是指在金属态下具有自发电极化且极化方向可在外电场下翻转的体系，在低功耗存储、新型光电器件等方向具有潜在应用前景。然而，由于金属中自由载流子的屏蔽作用，铁电性和金属性在传统观念中被认为是难以共存的。自1965年Anderson和Blount提出“铁电金属”设想以来，寻找能够打破禁忌的本征铁电金属一直是该领域的重要挑战。目前，具备可翻转极化的铁电金属仍极其稀少，得到实验证实的仅有WTe₂等极少数体系。当前该领域面临两个核心问题：一是能够在金属中稳定极化双稳态的材料很稀缺；二是金属中极化翻转难以被实验探测。因此，在已合成材料中寻找同时具备大自发极化、适中翻转势垒与较低载流子浓度的高质量铁电金属候选材料，并发展更直接可行的实验验证手段，成为推动该领域发展的关键问题之一。

图中，（a）EuAuBi的晶体结构；（b）EuAuBi的铁电极化翻转路径，翻转势垒约为68.5meV/f.u.；（c）EuAuBi体光伏效应的电导率，峰值高达370µA/V²，且相反极化态给出符号相反的响应；（d）基于可翻转位移电流的铁电金属实验验证装置示意图。

基于高质量铁电金属应满足的四项关键指标，即大自发极化、适中翻转势垒、低载流子浓度以及导电电子与软模声子弱耦合，徐刚团队预言实验已合成的拓扑半金属EuAuBi是本征铁电金属的理想候选体系，并提出一种实验可行的光学探测方案。通过第一性原理计算，研究发现EuAuBi具有显著的自发极化16.6-20.2µC/cm²和适中的翻转势垒68.5meV/f.u.，同时其载流子浓度较低，约2.5×10²⁰cm⁻³。进一步的电声耦合计算及分析表明，体系中导电电子与软模声子之间耦合较弱，支持“解耦电子机制”。更重要的是，研究发现EuAuBi展现出显著的体光伏效应，其位移电流的电导率峰值高达370µA/V²。由于位移电流方向会随极化翻转而反向，团队提出了利用栅极电压翻转极化并读出J_sc–V_g迟滞回线的方案，从而为金属体系中可翻转极化的探测提供了一种直接的光学实验判据。

该研究不仅预言了一种高性能的铁电金属候选材料，也为金属中验证可翻转极化提供了可行的光学探测方案，有望推动铁电金属的研究工作。

该研究工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41524-026-01990-6