日本理化学研究所(RIKEN)的科研团队成功研制出兼具铁电特性和拓扑绝缘特性的新型薄膜材料。这一突破为开发新型电子器件提供了可能，研究成果发表于《物理评论快报》。

该研究由RIKEN新兴物质科学中心客座科学家Ryutaro Yoshimi主导。团队开发的薄膜材料同时具有铁电性和拓扑绝缘性，前者指材料内部存在可被电场调控的自发电偶极子，后者指材料表面导电而内部绝缘的特性。Yoshimi表示："这一成就代表着物质新阶段的实现，它融合了固态物理学中的两个关键概念：拓扑学和铁电性。"

能带结构是决定材料电子特性的关键因素。在某些特殊材料中，电子能带会发生交叉，导致电子表现出异常行为。Yoshimi解释说："电子在固体中表现得像波，它们的能量和动量之间的关系由能带结构描述。在某些材料中，不同的电子能带可以交叉并具有相同的能量。"这种能带交叉会产生强等效磁场，强度可达传统磁场的百倍以上。

铁电特性为调控拓扑状态提供了新途径。Yoshimi指出："材料的拓扑结构通常很稳定，很难通过外部刺激改变，而铁电性却可以通过外部电场轻松控制。通过结合这两种特性，我们开辟了一条控制材料表面拓扑状态的新途径。"研究团队下一步将探索通过电场调控表面狄拉克态的数量，从而实现对外部电导率和自旋极化的控制。

这种新型拓扑绝缘体薄膜在电子器件领域具有应用潜力。研究人员表示，通过对涌现效应的有效控制和操控，可能开发出更高效率的电子设备。该研究为拓扑材料的功能化设计提供了新的方向。

更多信息： Ryutaro Yoshimi等 人，《(Sn,Pb,In)Te 薄膜中表面态量子霍尔效应验证铁电拓扑绝缘体的出现》，《物理评论快报》(2025 年)。DOI ：10.1103/PhysRevLett.134.176602。arXiv上：期刊信息： 物理评论快报 、 arXiv