單原子層材料的壓電效應研究

《單原子層材料的壓電效應研究》是依託中山大學，由王雲華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：單原子層材料的壓電效應研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王雲華
• 依託單位：中山大學

中文摘要

壓電材料因其能直接實現力電信號(機械能與電能)之間的相互轉換被廣泛用作感測器、致動器和能量收集器，因此研究這種力電信號之間的轉換效應，即壓電效應，具有及其重要的意義。單原子層材料 (二維材料)，是指僅僅具有一個原子層厚度的材料，它因其特殊的二維膜狀結構而擁有大的彈性變形範圍。這種大範圍彈性變形和其電學性能的組合使它呈現出豐富的力電耦合效應。因此，研究單原子層材料的壓電效應是當前微納力學、納機電和智慧型感測等領域的最前沿熱點。最新的實驗表明，不具有晶格反演對稱中心的單原子層二硫化鉬材料擁有強的線性壓電效應，以及具有晶格反演對稱中心的石墨烯擁有新型的能帶壓電效應和撓曲電效應，這些現象背後的物理尚不知曉。本項目結合實驗致力於建構一套能完善地描述單原子層材料中所有這些壓電效應的物理理論。

結題摘要

二維材料是指一個空間維度受限到只有少數原子層厚度的材料體系。二維材料湧現出了諸多新奇的物理化學性質，其中二維材料壓電效應的發現開起了原子層厚度壓電電子和光電子研究的新紀元。本項目旨在揭示二維材料壓電效應背後的物理機理以及設計壓電相關新型電子器件。主要的研究內容包括：力學載入單原子層材料的哈密頓量、二維硫屬化合物的壓電效應理論、二維六方晶體的力電耦合關在線上制、氮化硼的壓電性、石墨烯壓電效應理論、光誘導二維有機金屬配合物的拓撲量子相變和量子自旋霍爾效應、二維材料穩定性分析、以及壓致巨磁阻效應等。取得的重要結果和關鍵問題的突破有：壓電係數拓撲陳形式理論的發展、緊束縛壓電理論的建立、力電耦合關聯效應的提出、光誘導二維有機金屬配合物的新奇拓撲相、以及壓致巨磁阻效應的提出等。本項目取得的成果不僅發展和豐富了二維材料壓電效應的基礎理論，還為新型二維壓電電子和光電子的設計提供了理論藍圖。