非均匀六边形二维晶体中的压电性与谷陈数

由于线性压电性，在非中心对称材料中可将机械力转换为电信号。二维材料非凡的机械性能及其高结晶度使其成为研究和利用压电效应的特殊平台。本文利用极化的现代理论和 ${\bm k} \cdot {\bm p}$ 模型哈密顿量，研究了非中心对称六边形二维晶体的压电响应。得到了压电常数用拓扑量（如{\it 谷陈数}）表示的解析表达式。该理论被应用于半导体过渡金属硫族化物和六方氮化硼。我们发现与 MoS$_2$ 的现有实验测量吻合良好。我们进一步推广该理论以研究承受非均匀应变（例如纳米气泡）的样品的极化。我们得到了用应变张量表示的简单表达式，并表明实际的异质应变 $\epsilon \approx 0.01 - 0.03$ 可诱导出 $\gtrsim 10^{11} {\rm cm}^{-2}$ 的电荷密度。