低维材料中的负压电性
材料科学
2021-06-02 v2
摘要
在本研究中，我们通过第一性原理计算探究低维材料中负压电性的潜在机制。二维铁电体 CuInPS 作为典型示例被详细分析，但该理论可应用于所有其他低维压电体。类似于具有负压电响应的三维压电体，CuInPS 中反常的负压电性源于其负的钳制离子项，该项无法被正的内应变部分所补偿。在此，我们提出一个更普遍的规则：具有负的钳制离子项应在压电材料中是普适的，这归因于“Wannier 中心滞后”效应。内应变项是由于结构为响应应变而弛豫所引起的极化变化，主要由材料的空间结构与化学键决定。在如 CuInPS 这样的低维压电材料中，内应变项近似为零。这是因为由弱范德瓦耳斯相互作用键合的分子层内部结构对应变的响应很小。结果，强烈依赖于分子层的维度与结构的偶极矩大小，对应变也仅有微小响应。我们还推导了一个联系低维与三维压电体内应变响应的方程，以解析表达这一点。本工作旨在加深我们对这一反常压电效应（尤其在低维材料中）的理解，并为发现具有新颖机电性能的材料提供策略。
引用
@article{arxiv.2009.10603,
title = {Negative piezoelectricity in low--dimensional materials},
author = {Yubo Qi and Andrew M. Rappe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.10603},
year = {2021}
}