表面效应对 ZnO 纳米线压电性的影响
材料科学
2012-10-24 v1
摘要
我们利用经典分子动力学研究了单轴载荷下表面效应对 ZnO 纳米线压电性能的影响。我们工作的一个重点是采用了两种类型的表面处理，即电荷补偿和表面钝化，以消除因 ZnO 极性 (0001) 表面而 otherwise 发生的极化发散。通过这样做，我们发现如果采用适当的表面处理，由于极性 [0001] 方向上的极化降低，具有各种轴向和表面取向的 ZnO 纳米线的弹性模量和压电性能均低于体材料值。研究发现，有效压电常数的降低与极性 (0001) 表面对表面应力的膨胀或收缩响应无关。相反，表面极化以及由此产生的有效压电常数的大幅降低，是由于最靠近极性 (0001) 表面的 Zn-O 二聚体键长缩短所致。此外，取决于纳米线的轴向取向，我们在没有表面处理的情况下发现，ZnO 的压电性能要么因从纤锌矿相到非压电 d-BCT 相的非物理转变而有效丧失，要么随着纳米线尺寸的减小而变小。本研究的总体启示是，如果希望增强 ZnO 的压电性能，那么将方形或近方形截面的 ZnO 线继续微型化至纳米尺度不太可能实现这一结果。
引用
@article{arxiv.1210.5435,
title = {Surface Effects on the Piezoelectricity of ZnO Nanowires},
author = {Shuangxing Dai and Harold S. Park},
journal= {arXiv preprint arXiv:1210.5435},
year = {2012}
}