在元素组-Va铁电单层中,巨型和非分析性的负压电反应

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 负纵向压电反应是一种罕见的特性,以前主要在3D散装材料或分层化合物中观察到.
• 现有的例子通常涉及强有力的离子键或范德瓦尔斯相互作用.
• 寻找表现出这种特性的新材料对于开发先进的机电系统至关重要.

研究的目的:

• 报告了对二维 (2D) 元素材料中负纵向压电反应的首次观察.
• 阐明组-Va单层中这种现象背后的独特物理机制.
• 探索潜在的2D晶体结构,表现出负的纵向压电.

主要方法:

• 用第一原则计算来研究Va组单层的电子和结构性质.
• 分析了压电系数,特别是纵向元件 (e11).
• 研究了内部应变和紧离子效应对压电反应的贡献.

主要成果:

• 组-Va单层,特别是 (Bi) 单层,表现出一个巨大的负纵向压电系数 (e11).
• 在这些基本的二维系统中,一个涉及曲驱动的偏振的新机制被确定为原因.
• 在Bi单层中,对压电的内部应变贡献变得负,并且在Bi单层中占主导地位.
• 预测了几个能够支持负纵向压电性的2D晶体结构.
• 在Bi单层的压电反应中观察到显著的非分析性行为,在拉伸和压缩应变下,e11不同约18%.

结论:

• 二维元素组-Va单层代表了一种具有显著负纵向压电性质的新材料类.
• 独特的曲折驱动的极化机制为消极压电提供了对负压电的新理解.
• 在Bi单层中观察到的非分析性压电行为为新的电机械设备应用提供了机会.