氮化物钙钛矿晶体中仿射 piezoelectric 效应的第一性原理研究

最近报告的仿射 piezoelectric 效应——其作为负泊松比率的电气等价物——在声波器件应用中具有重要技术意义。然而，此电气仿射效应在钙钛矿体系中尚未报道。本文采用第一性原理计算方法，研究了化学公式为 ABN3（A = La、Sc、Y；B = W、Mo）的六种极性氮化物钙钛矿晶体的 piezoelectric 属性。其中，除 ScMoN3 外的所有化合物均表现出仿射 piezoelectric 效应，其特征为异常大的正横向 piezoelectric 系数，同时伴随正的纵向 piezoelectric 系数。这一行为与 HfO2 中纵向和横向 piezoelectric 系数均为负的结果形成鲜明对比。这种异常大的正横向 piezoelectric 系数源于正内部应变贡献的主导作用。我们进一步通过有限电场计算确认了仿射 piezoelectric 效应。我们的研究丰富了对氮化物钙钛矿晶体 piezoelectric 属性的理解，为设计新型仿射 piezoelectric 材料提供了新的组成空间。