小应变诱导α-AsP单层中大压电系数

应变工程可有效调控材料的电子、拓扑与压电性质。本文中，通过密度泛函理论（DFT）研究了小应变（-4%至4%）对α-AsP单层压电性质的影响。利用密度泛函微扰理论（DFPT）与有限差分法（FDM）给出了压电应力张量$e_{ij}$与弹性刚度张量$C_{ij}$。发现α-AsP单层的杨氏模量呈现极强各向异性，扶手椅方向远比锯齿方向柔软，这为沿扶手椅方向轻松调控压电系数提供了可能。在所考察应变范围内，沿扶手椅（锯齿）方向的单轴压缩（拉伸）应变可显著升高$e_{22}$与$d_{22}$（绝对值）。事实上，沿扶手椅方向的压缩应变与沿锯齿方向的拉伸应变本质上均减小了沿扶手椅方向的晶格常数，从而增强压电系数。还研究了β-AsP单层$e_{ij}$随应变的变化，以阐明α-AsP特定褶皱结构在增强压电系数中的重要性。使用具有褶皱结构的经典SnSe单层进一步表明沿扶手椅方向的小应变可有效改善压电系数。例如，SnSe单层在-3.5%应变下的$d_{22}$从未应变时的175.3 pm/V升至628.8 pm/V。对于SnSe单层，$e_{22}$观察到一大峰值，源于结构相变。对于SnSe单层的$e_{16}$，由于沿锯齿方向的晶格常数$a$与沿扶手椅方向的$b$的交叉，也观察到一大峰值。