褶皱诱导挠曲电极化与低维过渡金属硫族化物电导率的关联

低维过渡金属硫族化物(transition metal dichalcogenides, TMDs)的极性及半导体性质的可调性已将其推至基础与应用物理研究的前沿。这些材料可从非极性到铁电，从直接带隙半导体到金属性不等。然而，除 TMDs 中的成分、掺杂和场效应等经典调控手段外，由曲率诱导电子重分布及相关的电子性质变化带来了额外自由度。本文利用有限元建模，数值探究了置于具正弦褶皱轮廓粗糙基底上的 TMD 纳米片的弹性与电场、挠曲电极化及自由电荷密度。针对不同片层厚度与褶皱深度的数值结果揭示了面外电极化的挠曲电本质，并确立了由非均匀弹性应变（与形变势及应变梯度耦合）引起的极化与静态电导率调制之间的明确关联，这些应变因片层表面与褶皱基底间的粘附而在 TMD 纳米片中演化。我们揭示了置于金属基底上的 MoS2 与 MoTe2 纳米片电子与空穴电导率厚度依赖关系中的显著极大值，这为通过几何优化显著改善其极性与电子性质、满足纳米电子与存储器件先进应用需求开辟了途径。具体而言，所得结果可用于基于弯曲 MoS2、MoTe2 和 MoSTe 纳米片的纳米级应变电子器件（如具有弯曲可控 p-n 结锐度的二极管与双极晶体管）的研制。