探索铅电体中直接 piezoelectric 效应对 piezo-phototronic 耦合的作用：第一性原理研究与实验方法
材料科学
2024-05-17 v1
摘要
新研究探讨了自发极化与压电极化在压电-光电耦合中的不同作用。该研究聚焦于使用钠铋钛酸盐 (NBT) 这种关键铅电材料的光催化与压电-光催化性能差异。研究旨在确定哪种极化对压电-光电效应影响更大。理论评估补充了实验发现，提供了额外的见解。该研究探讨了在不同照射条件（11W紫外线、250W紫外线和自然日光）下，电纺纤维相较于溶胶-凝胶粒子时，压电-光催化性能的提升。电纺纤维的速率常数 (k) 提升了2.5至3.75倍，而溶胶-凝胶粒子仅提高了1.3至1.4倍。当加入超声处理后进行光催化。基于第一性原理的方法分析显示，纤维的弹性模量 (C33) 约为溶胶-凝胶粒子的2.15倍，表明其更具柔韧性。在纤维的情况下，沿z轴方向的晶格拉伸降低了Bi-O和Ti-O键的共价性。这些结构差异导致自发极化和压电应力系数 (e31 & e33) 降低。尽管压电应力系数较低，但纤维的更高柔韧性导致压电应变系数分别比溶胶-凝胶粒子高出2.66和1.97倍。这一改进了纤维的压电-光电耦合。
引用
@article{arxiv.2405.09830,
title = {Unveiling the Direct Piezoelectric Effect on Piezo-phototronic Coupling in Ferroelectrics: First Principle Study Assisted Experimental Approach},
author = {Koyal Suman Samantaray and Sourabh Kumar and P Maneesha and Dilip Sasmal and Suresh Chandra Baral and B. R. Vaishnavi Krupa and Arup Dasgupta and K Harrabi and A Mekki and Somaditya Sen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.09830},
year = {2024}
}