双轴应变增强单层g-$\mathrm{C_3N_4}$的压电性能

类石墨相氮化碳（g-$\mathrm{C_3N_4}$）被认为是一种有前景的能源材料候选。本工作通过密度泛函理论（DFT）研究了双轴应变（-4%-4%）对g-$\mathrm{C_3N_4}$单层压电性能的影响。发现应变增大可降低弹性系数$C_{11}$-$C_{12}$，并增大压电应力系数$e_{11}$，从而导致压电应变系数$d_{11}$增强。与未应变者相比，4%应变可使$d_{11}$提高约330%。从-4%到4%，应变可诱导g-$\mathrm{C_3N_4}$对$e_{11}$的离子贡献改善，而电子贡献几乎不变，这与$\mathrm{MoS_2}$单层（电子贡献增强、离子贡献减小）不同。为阻止电流泄漏，压电材料应为半导体，而g-$\mathrm{C_3N_4}$单层在考虑应变范围内始终为半导体。计算结果表明，带隙从压缩应变到拉伸应变增大。在4%应变下，第一与第二价带交叉，这对跃迁偶极矩（TDM）有重要影响。我们的工作为实现g-$\mathrm{C_3N_4}$单层压电效应增强提供了策略，为开发高效能量转换器件给出了有用指导。