Piezoelectric mimicry of flexoelectricity
“巨型”挠曲电的起源，比理论预测的大几个数量级，但经常观察到，正在密切关注。有越来越多的证据将巨大的类挠曲电效应与寄生压电性联系起来，但尚不清楚压电性（由应变产生的极化）如何在典型的梁弯曲实验中模仿挠曲电性（由应变梯度产生的极化），因为在弯曲梁中，净应变为零。此外，与挠曲电相反，压电性在空间反转下改变符号，并且该标准应该能够区分这两种效应，然而“巨大”挠曲电对空间反转不敏感，似乎与压电起源相矛盾。在这里，我们表明，如果压电材料的压电系数是不对称分布在整个样品，它会产生一个弯曲引起的极化不可能区分从真正的flexoelectricity，即使通过反转的样品。由压电性引起的有效挠曲电系数在功能上与固有挠曲电系数相同，并且通常大于固有挠曲电系数：计算表明，对于标准的钙钛矿铁电体，即使是微小的压电梯度，（压电系数在1 mm上的1%变化）足以产生1 $μ$ C/m的巨大有效挠曲电系数，比内在期望值大三个数量级。
2018-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Direct Measurement of Piezoelectric Response around Ferroelectric Domain Walls in Crystals with Engineered Domain Configuration
本文首次研究了具有工程畴结构的极化铁电晶体在纳米尺度上的压电响应。压电响应力显微镜的tetrahydroxide 0.63PMN-0.37PT弛豫基铁电晶体揭示，d33压电系数显着降低约1 μ m的距离内从不带电的工程畴壁。这一发现对于理解弛豫基晶体中巨大压电响应的机制和设计新的压电材料是必不可少的。
2008-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Artificial piezoelectricity in centrosymmetric SrTiO3
缺陷工程是一种有效和强大的工具，可以控制现有的材料性能，并创造出全新的材料性能，这些性能在无缺陷晶体中是被禁止的。这封信报告的压电活性近表面层的中心对称SrTiO 3，改性的电场诱导的氧空位迁移的创建。通过在交变电场作用下的频闪时间分辨X射线衍射，我们提供了压电性的明确证据。所发现的压电效应的大小与商业铁电材料中的体压电效应相当。这种人工形成的缺陷介导的压电性可以作为机敏材料设计的替代道路。
2016-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Defects-Assisted Piezoelectric Response in Liquid Exfoliated MoS2 Nanosheets
该研究通过 PFM 表征液相剥离少层 MoS2 纳米片，发现其具有较强压电响应，并结合 XPS 证实该响应源于合成过程引入的缺陷。
2021-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry and Piezoelectricity: Evaluation of $α$-Quartz coefficients
根据Neumann原理，用Fumi、Landau-Lifshitz和Royer-Dieulesaint三种不同的方法从对称性角度推导了$α$ -Quartz的压电系数。虽然Fumi方法是繁琐的和Landau-Lifshitz需要额外的物理原理来评估压电系数，Royer-Dieulesaint是最优雅和最有效的三种技术。
2017-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Piezo-generated charge mapping revealed through Direct Piezoelectric Force Microscopy
虽然压电体和铁电体在许多日常应用中发挥着关键作用，但仍有许多与这些材料的物理学相关的未决问题。为了促进对压电和铁电的理解，并为未来的应用铺平道路，这些材料的纳米级表征是必不可少的。有鉴于此，我们已经开发了一种新的AFM为基础的模式，获得直接定量分析的压电系数d33。这种纳米级工具能够检测和揭示通过在压电和铁电材料表面的直接压电效应产生的压电电荷。我们报告的第一个纳米级的图像中产生的电荷在一个厚的单晶周期性极化铌酸锂（PPLN）和铋铁氧体（BiFO 3）薄膜通过施加一个力，并记录由材料产生的电流。PPLN和BFO的d33系数的定量分别为13 ± 2 pC/N和46 ± 7 pC/N，与文献中报道的值一致。这种新的模式可以与PFM模式同时工作，为铁电和压电材料的机电和压电电荷产生特性提供了一个强有力的工具。
2016-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Propagation and filtering of elastic and electromagnetic waves in piezoelectric composite structures
本文讨论了弹性波和电磁波通过一维和二维结构压电固体的传播模型。色散和压电性对群速度和阻带位置的影响进行了详细的研究。我们还将分析与弹性波散射问题相关的反射和透射问题。特别注意的是在有限的堆栈和它们的依赖于一个压电效应的传输共振的发生。随后介绍了一种二维双周期压电棋盘结构，构造并分析了该结构的Bloch波频散面，重点分析了压电结构中的动态各向异性和驻波的特性。
2016-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Auxetic behavior and acoustic properties of microstructured piezoelectric strain sensors
采用具有拉胀弹性行为的压电周期性蜂窝晶格结构的多功能复合材料的使用是压电传感器设计中的一个最近的和有前途的解决方案。在目前的工作中，周期性的反四手拉胀晶格结构，其特征在于不同的几何形状，被考虑和机械和压电响应进行了研究。采用一阶计算均匀化方法得到等效压电性能，推广到机电耦合的情况下，并采用各种极化方向。两个例子，在平面和平面外的应变传感器的设计概念。此外，压电弹性动力频散分析采用Floquet-Bloch分解。研究了具有拉胀拓扑结构的周期性压电材料的声学行为，并探测到了可能的带隙。
2017-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Length-scale dependent average structures, piezoelectricity enhancement and depolarization mechanisms in a non-MPB high-performance piezoelectric alloy system PbTiO3-Bi(Zr1/2Ni1/2)O3
一般认为，铁电合金中的大的压电响应需要将系统调节到准同型相界（MPB），即，组成驱动的铁电体间不稳定性。在这里，我们表明，即使在非MPB合金系统中也可以实现高压电响应。通过对（1-x）PbTiO 3-（x）Bi（Zr0.5Ni0.5）O3（PT-BNZ）的电场和温度依赖性XRD、Raman光谱、介电、压电和高场电应变测量的综合研究证明了这一点。我们发现，在室温下，极化场不可逆地抑制类铁电相。基于我们的研究结果，我们认为，在全球范围内出现的MPB，由四相和类四相组成，实际上并不是这样。大的压电响应是由于共存的tetravel区域的长期和短期的连贯性。因此，PT-BNZ系统与传统的MPB系统如PZT、PMN-PT和PbTiO 3-BiScO 3等在性质上不同，其在热力学平衡中表现出共存的四面体和菱面体/单斜相。在没有铁电体间不稳定性的情况下，场致极化旋转和铁电体间转变不再是解释PT-BNZ中大的压电响应的合理机制。大的压电性主要是由于通过域小型化实现的四畴壁的增强的移动性。我们的研究证明，实现大的压电性并不需要铁电体间的不稳定性作为必要的标准。
2018-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous polarization and piezoelectricity in boron nitride nanotubes
对氮化硼纳米管的自发极化和压电性能的从头算计算表明，它们是优良的压电体系，响应值大于压电聚合物。纳米管的固有手征对称性导致在任意折射率的理想孤立纳米管中总自发极化的精确抵消。管间相互作用或弹性形变破坏这种对称性会引起与纤锌矿半导体相当的自发极化。
2003-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous polarization and piezoelectric constants of III-V nitrides
自发极化，动态玻恩电荷，和压电常数的III-V族氮化物AlN，GAN，和InN的研究从头开始使用贝里相位方法在固体中的极化。的压电常数被发现是10倍以上，比传统的III-V和II-VI的，和可比的ZnO。与常规III-V族化合物不同的其他性质是压电常数的符号（如II-VI族化合物中的正）和非常大的自发极化。
1997-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Importance of second-order piezoelectric effects in zincblende semiconductors
我们表明，压电效应，描述了出现一个电场在响应于晶体变形中的III-V族半导体，如GaAs和InAs有很强的贡献，从二阶效应，迄今已被忽略。我们用密度泛函理论计算了二阶压电张量，得到了具有实际尺寸和浓度$x$的[111]取向In $_x$ Ga $_{1-x}$ As量子阱的压电场.我们发现，线性和二次压电系数有相反的效果上的字段，并为大应变的二次项甚至占主导地位。因此，压电场是一个罕见的物理量的例子，其中的第一和第二阶的贡献是相当的大小。
2006-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Piezoelectric Anisotropy of Tetragonal ABO3 Perovskites: A High-Throughput Study
通过高通量计算研究123种四方ABO3钙钛矿，揭示了正常四方与超四方结构的压电特性差异，阐明了极化轴与弹性软化方向对最大纵向压电响应的协同决定作用，并重新评估了传统压电各向异性比的有效性与不足。
2023-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Negative piezoelectric response of van der Waals layered bismuth tellurohalides
用第一性原理计算了BiTe $X$（$X$ =Cl，Br，I）层状碲卤化物的极化和压电响应.结果证实了混合离子-共价键的字符的键合，并表明，在每个三层内的内部结构只受到外部应力的微弱影响，而在电荷分布的变化与应力产生大量的负压电响应。这表明了一种新的负压电响应机制，即使在这类材料的超薄膜形式中也应该保持稳健。
2019-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric softening in ferroelectrics: ferroelectric versus antiferroelectric PbZr$_{1-x}$Ti$_{x}$O$_{3}$
在Landau理论的框架下，对铁电（FE）相变相关的弹性异常的传统推导是与压电本构关系相结合的，而不是明确地用自由能的FE部分的明确表达式来进行。以这种方式，它示出的FE相内的软化是电致伸缩，因此压电起源。当振动期间形成的压电电荷伴随着去极化场时，例如在布里渊散射实验中，这种压电软化可以被更好地已知的压电硬化所抵消。作为实验验证，我们提出了新的测量富锆PZT，其中FE相转变成反铁电冷却或掺杂与La，和现有的测量FE PZT与低频和布里渊散射实验的比较。
2016-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of piezoelectricity in a mixed ferroelectric
我们使用第一性原理密度泛函的总能量和极化计算计算的压电张量在零温度下的立方和简单的四阶有序的Pb_3GeTe_4的超晶胞。最大的压电系数为tetraveletron配置增强了约3倍，相对于立方配置。这可以归因于两个较大的应变引起的运动的阳离子相对于阴离子和更高的玻恩有效电荷的情况下，在tetraorthane。正常模式分解表明，阳离子有序和局部弛豫削弱铁电不稳定性，提高压电性。
1997-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Rotator and extender ferroelectrics: Importance of the shear coefficient to the piezoelectric properties of domain-engineered crystals and ceramics
高剪切系数d15（或d24）的压电性能的畴工程和多晶铁电体的重要性进行了讨论。作为压电响应的一种机制，极化旋转的程度与剪切系数直接相关。引入术语“旋转体”和“扩展体”以区分4 mm BaTiO 3和PbTiO 3等晶体的对比行为。在“转子”铁电体，其中d15是高相对于纵向系数d33，极化旋转是压电响应的主导机制;最大纵向压电响应被发现远离极轴。在“扩展”铁电体，d15是低的，共线效应占主导地位，最大的压电响应被发现沿极轴。以氧八面体为基础的各种晶体结构的3 m、mm ~ 2和4 mm铁电体都是用这种方法分类的。结果表明，最大的压电各向异性d15/d33总是在3 m晶体中发现，这是由于组成氧八面体的本征电致伸缩各向异性。最后，对于一个给定的对称性，压电各向异性增加接近铁电-铁电相变，这包括morphotropic相边界和温度诱导的多态性转变。
2007-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Modeling of ME effect at Low frequency and Resonance Frequency for Magnetoelectric Laminates with Anisotropic Piezoelectric Properties
本文提出了一种新的理论，用于研究对称2-2磁电层合板中的磁电耦合，该层合板具有典型的压电晶体（PMN-PT），特别是具有各向异性压电特性。考虑平均场法，推导了低频和谐振频率下横向电磁场电压系数的理论表达式。该理论考虑了压电材料的各向异性特性，在低频和谐振频率下，对于不同的面内磁场，提供了两种不同的横向ME电压系数表达式。数值模拟结果表明，多个谐振频率和横向ME电压系数之间的相位差显示出良好的协议与实验结果。本文的理论对具有各向异性压电系数的任意压电材料的微机电层合板具有普遍的适用性。
2012-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric nonlinearity and frequency dispersion of the direct piezoelectric response of BiFeO3 ceramics
我们报告的频率和应力的直接压电d33系数在BiFeO 3陶瓷的依赖性。测量结果显示出相当大的压电非线性，即，d33对动应力幅值的依赖性。非线性响应表明非180°畴壁对铁氧体的压电响应有很大的不可逆贡献，在目前的测量条件下，其最大值达到总测量d33的38%。与这种解释一致，两种类型的非180°畴壁，特征为菱面体BiFeO 3，即，使用透射电子显微镜（TEM）在极化陶瓷中发现了71°和109°。为了支持非线性和非180°畴壁贡献之间的联系，我们发现了非线性和导致畴壁从缺陷中剥离的过程之间的相关性，例如从居里温度以上淬火和高温烧结。此外，BiFeO 3的非线性压电响应表现出与其他非线性铁电陶瓷，如“软”（施主掺杂）Pb（Zr，Ti）O3（PZT）中测量的频率依赖性是定性不同的;这种分散的可能来源进行了讨论。最后，我们表明，一旦从钉扎中心释放，畴壁可以广泛地贡献BiFeO 3的机电响应;事实上，外来畴壁贡献是相对大的，如PZT的准同型相界（MPB）组成的Pb基铁电陶瓷。这一发现可能是重要的，在新的无铅MPB组合物的基础上BiFeO 3的搜索，因为它表明，这种组合物也可能表现出大的外部畴壁的压电响应的贡献。
2012-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Berry-phase theory of proper piezoelectric response
最近的理论进展已经确定，绝缘晶体中的电极化的强度可以被看作是由与被占据的布洛赫带相关联的某些Berry相确定的多值量。这种方法的应用程序的压电系数的计算是不完全简单的，因为一个天真的决定（"不正确“）压电系数从有限差异的极化附近的应变状态导致依赖于选择的”分支“的极化。本文的目的是澄清，如果一个计算，而不是“正确”的压电响应，分支的依赖性被消除。从这个分析中，一个简化的配方直接有限差分计算适当的压电系数自然出现。
1999-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Rational design of piezoelectric metamaterials with tailored electro-momentum coupling
压电材料由于其固有的机械变形和电场的耦合作用而具有广泛的传感和能量转换应用。最近的研究发现，压电复合材料的非对称或异质微结构可以产生额外的宏观动量耦合到电场，称为电-动量耦合，引入一个新的设计自由度。在这项工作中，通过采用均匀化方案，电-动量耦合的物理起源进行了探索，通过高吞吐量扫描的压电复合材料系统的微结构设计空间。这项研究显示了材料的组成特性和几何排列如何影响电动量耦合，并巧妙地为感兴趣的应用程序量身定制。
2022-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Induced Anomalous Phase Transitions and Colossal Enhancement of Piezoelectricity in PbTiO$_3$
利用第一性原理计算，我们发现了一个由压力引起的四方-单斜-菱面-立方相变序列，以及纯化合物中的准同型相界。巨大的介电和压电耦合常数发生在过渡区，在新的复杂的单晶固溶体压电体，如Pb（Mg $_{1/3}$ Nb $_{2/3}$）O $_{3}$ -PbTiO $_{3}$，预计将彻底改变机电应用中观察到的那些。我们的研究结果表明，准同型相界和巨压电效应不需要本征无序，并打开了在简单系统中研究这种效应的可能性。
2005-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Limitations for the determination of piezoelectric constants with piezoresponse force microscopy
乍一看，压电响应力显微镜（PFM）似乎是一种理想的技术，用于确定压电系数（PC），从而利用其超高的垂直分辨率（<0.1 pm/V）。Christman等人\cite{Chr98}首次将PFM用于此目的。然而，他们的测量只产生了不令人满意的准确性的合理结果，其中包括由设置的不正确校准引起的结果。在这方面的贡献是一个可靠的校准程序，其次是仔细分析的困难，确定与PFM的PC。我们指出了不同的方法来解决这些问题，并揭示了为什么没有广泛的努力，这些困难是无法绕过的。
2007-03-15 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of strain/electronic interplay in ZnO; Stress and temperature dependence of the piezoelectric constants
我们提出了一个第一性原理研究的应力，温度和压电ZnO的电子性质之间的关系。我们的方法是密度泛函理论和密度泛函线性响应在局域密度近似下的平面波赝势实现。我们观察到显着的变化时，材料的压电和介电常数被扭曲。这种应力依赖性是O $2p$和Zn $3d$电子之间强的、键长依赖性的杂化的结果。我们的研究结果表明，可以通过控制ZnO的晶格常数，例如通过在适当的衬底上外延生长，来实现对特定器件应用的压电性能的微调。
2000-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric altermagnetism and spin-valley polarization in Janus monolayer $\mathrm{Cr_2SO}$
研究预测Janus单层Cr₂SO为兼具大面外压电性与费米能级附近自旋劈裂的交错磁性半导体，并可通过单轴应变实现自旋和谷极化。
2023-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric properties of graphene oxide from the first-principles calculations
氧化石墨烯（GO）的一些高度有序的化合物，例如，通过第一原理密度泛函计算，示出了所谓的夹紧和拉开的GO具有压电响应。通过施加垂直于GO基面的电场，发现面内应变和应变压电系数d31的最大值分别为0.12%和0.24 pm/V，这与一些先进的压电材料相当。一个深入的分子结构分析表明，在夹紧GO的氧掺杂区域的变形占主导地位的整体应变输出，而在解压缩的GO没有氧掺杂剂的区域的变形决定了其整体的压电应变。这种理解解释了观察到的d31对氧掺杂率的依赖性，即，更高的氧浓度在夹紧的GO中产生更大的d31，而在拉开的GO中导致减小的d31。作为最薄的二维压电材料，GO在MEMS/NEMS致动器和传感器方面具有很大的应用潜力。
2014-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Elastic, dielectric and piezoelectric anomalies and Raman spectroscopy of 0.5Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3
固溶体0.5Ba（Ti0.8Zr0.2）O3-0.5（Ba0.7Ca0.3）TiO 3（BCZT）是一种具有极高压电系数的无铅压电材料。强响应与接近环境温度的结构不稳定性有关。我们在这里报告温度引起的异常的介电，压电和弹性系数和拉曼光谱陶瓷BCZT。这些数据表明，铁电-铁电结构相变在这种材料中，除了那些以前报道的。在居里温度TC以上也观察到异常，并且与在TC以上持续30度的极性结构的损失有关。
2012-03-25 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of the piezoelectric tensor d of III-V nitrides
我们报告直接的第一性原理密度泛函计算的压电张量$\tensor{d}$相关的极化施加应力的二元化合物AlN，GAN，和InN。$\tensor{d}$的值是相当敏感的交换相关功能的选择，结果都提出了局部密度和梯度近似。与实验和预测值间接从弹性和e-piezoconstant张量的比较。
2002-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Domain Size Dependence of Piezoelectric Properties of Ferroelectrics
采用连续介质Ginzburg-Landau模型研究了铁电体压电性能与畴尺寸的关系。通过偏置初始条件从顺电相淬火产生具有所需畴尺寸的微结构。模拟了三种不同尺寸的$90^{o}$畴的二维微结构。沿极性和非极性方向施加一个电场，并对这两种情况下的压电响应作为域尺寸的函数进行模拟。模拟结果表明，压电系数增强，通过减少域的大小，与最近的实验结果和田鹤见（英国陶瓷。Trans. { \bf 103}，93，2004）对结构域工程化的$BaTiO_{3} $
2004-10-15 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Study on Piezoelectricity and Spontaneous Polarization in Bi(Fe,Co)O3
固溶体BiFe_（1-x）Co_xO_3同时表现出反铁磁有序和热释电有序。已经知道，BiFe 1-xCoxO 3随着x的增加呈现出在单斜相和四斜相之间的结构相变。这种类型的转变通常被称为morphotoropic相边界，这是众所周知的发生在一个代表性的压电氧化物，PbZr 1-xTixO 3。为了从理论上理解BiFe_（1-x）Co_xO_3的压电性质，我们采用超原胞方法，对BiFe_（1-x）Co_xO_3的电子结构进行了从头计算，研究了其结构稳定性、磁性和电子极化.结果表明，大的电极化的强度和特殊的锥配位抑制了应变下的电极化的强度响应。提出了一种提高BiFe_（1-x）Co_xO_3压电效应的方法。
2020-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectricity in the dielectric component of nanoscale dielectric/ferroelectric superlattices
复合氧化物超晶格的功能性质的起源可以使用时间分辨同步加速器X射线衍射来解决，以从组成重复单元的组分层的贡献。CaTiO 3/BaTiO 3超晶格的CaTiO 3层对施加的电场具有压电响应，这与整个超晶格的大的连续极化一致。在大的应变，54 pm/V的整体压电系数，同意与第一原理的预测，其中的钛酸锶基板上施加的超晶格的tetrahetron对称性。
2010-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric exciton-acoustic phonon coupling in single quantum dots
对InAs/AlAs自组装量子点进行了温度、激发强度和能量变化下的显微光致发光谱研究。激子发射线（零声子线，ZPL）由于形变势机制的激子-声学声子耦合而呈现宽边带。此外，窄的低能量边带在约0.25 meV的ZPL归因于激子声学声子压电耦合。在降低激发能或强度时，这些带逐渐主导量子点的发射光谱，同时ZPL消失。在高激发强度下，由于压电耦合的边带强烈减少，ZPL占主导地位的光谱作为一个结果，由光生自由载流子的压电耦合的屏蔽。
2008-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Surface Effects on the Piezoelectricity of ZnO Nanowires
我们利用经典的分子动力学来研究表面效应对ZnO纳米线压电性能的影响。我们的工作的一个重要的一点是，我们已经利用了两种类型的表面处理，电荷补偿和表面钝化，以消除极化发散，否则发生由于极性（0001）表面的ZnO。在这样做时，我们发现，如果适当的表面处理是利用，弹性模量和压电性能的ZnO纳米线具有各种轴向和表面取向都减少相比，作为结果的极化减少在极性[0001]方向的体积值。发现有效压电常数的减小与极性（0001）表面响应于表面应力的膨胀或收缩无关。相反，由于最接近极性（0001）表面的Zn-O二聚体的键长减小，表面极化和因此有效压电常数显著减小。此外，取决于纳米线的轴向取向，我们发现在没有表面处理的情况下，ZnO的压电性能要么有效地失去了由于非物理变换从纤锌矿非压电d-BCT相，或也变得更小，随着纳米线的尺寸减小。这项研究的总体含义是，如果需要增强ZnO的压电性能，那么将方形或近方形截面ZnO线继续小型化到纳米尺度是不可能实现这一结果的。
2012-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Grain-size dependent electric-field induced structural changes in relaxor-ferroelectric based unclamped piezoelectric grains
聚合物-压电陶瓷0-3复合材料结合了聚合物的柔性和铁电基陶瓷的优异压电性能。虽然陶瓷粉末的晶粒尺寸是制造这种复合材料的重要考虑因素之一，但仍然缺乏与极化场引起的结构变化及其对复合材料的整体压电响应的可能影响相关的相关性。在本文中，我们研究了这个问题上的0-3压电复合材料，包括陶瓷粉末的低铅压电合金（x）Bi（Ni 1/2 Zr 1/2 O 3-（1-x）PbTiO 3在其准同型相界附近，和聚偏氟乙烯（PVDF）作为聚合物组分。通过固定陶瓷的体积分数而改变晶粒尺寸来制备复合材料。我们发现了一个非单调变化的压电响应作为晶粒尺寸的函数。压电复合材料极化前后的结构分析表明，极化诱导的类四元不可逆转变的证据，其程度取决于晶粒尺寸。
2017-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Large piezoelectric coefficients combined with high electron mobilities in Janus monolayer XTeI (X=Sb and Bi): a first-principle study
由于自旋轨道耦合（SOC）和反对称性和面外镜像对称性的缺乏，可以诱导新的电子和压电性能。本文采用密度泛函理论研究了Janus单层XTeI（X=Sb和Bi）的压电性质和载流子迁移率。用广义梯度近似（GGA）和自组织碳（SOC）方法，发现它们是具有Rashba自旋分裂的间接带隙半导体。用密度泛函微扰理论（DFPT）研究了Janus单分子膜XTeI（X=Sb和Bi）的压电张量.由于Janus单层XTeI既不具有反转对称性，又不具有面外镜像对称性，（X=Sb和Bi），可以观察到面内和面外压电效应，并预测了大的压电系数（例如，对于SbTeI，$d_{11}$ =12.95 pm/V，对于BiTeI，$d_{11}$ =8.20 pm/V），其与许多其它二维（2D）材料和其它公知的体压电材料的压电系数相当，甚至更高，特别是对于面外压电系数。在GGA+SOC的情况下，BiTeI的电子迁移率最高可达1319 $\mathrm{cm^2V^{-1}s^{-1}}$ .载流子迁移率在电子和空穴/扶手椅方向和Z字形方向上表现出明显的各向异性。结果表明，拉伸应变可以提高Janus单层XTeI（X=Sb和Bi）的压电系数$d_{11}$.例如，在4%应变下，SbTeI（BiTeI）的$d_{11}$高达20.12 pm/V（11.48 pm/V），而未应变时为12.95 pm/V（8.20 pm/V）。我们…
2019-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Out-of-plane Piezoelectricity and Ferroelectricity in Layered $α$-In2Se3 Nano-flakes
二维（2D）极限中的压电和铁电性质对于纳米电子、机电和光电应用是高度期望的。在这里，我们报告的平面外的压电性和铁电性的范德瓦尔斯分层$α$ -In 2 Se 3纳米薄片的第一个实验证据。通过扫描透射电子显微镜、二次谐波产生和拉曼光谱测量证实了$α$ -In 2 Se 3样品的非中心对称R3 m对称性。具有相反极化的域通过压电响应力显微镜可视化。单点极化实验表明，对于厚度低至~ 10 nm的$α$ -In 2Se 3纳米薄片，极化是潜在可切换的。压电效应在两端器件中得到了证实，其中肖特基势垒可以由应变诱导的压电势来调制。极性$α$ -In_2Se_3是一种具有简单晶体结构的二维压电和铁电材料，在电子和光子学方面具有巨大的应用潜力。
2017-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric effect and polarization switching in Al$_{1-x}$Sc$_x$N
氮化铝是压电的，并且沿着$c$轴呈现自发极化，但是极化不能通过施加电场来切换。在AlN中添加Sc可以提高合金的压电性能，并使合金成为铁电体。我们进行了详细的自发和压电极化的第一性原理分析。显式超晶胞计算之间的比较表明，虚晶近似产生准确的结果极化，但在描述合金的相稳定性不足。我们将压电常数$e_{33}$的行为与内部位移参数$u$的微观行为联系起来，发现内部应变的贡献在Sc诱导的增强中占主导地位。$u$的值随着钪浓度的增加而增加，使合金局部更接近层状六方结构。我们的方法使我们能够计算铁电开关势垒，我们分析作为一个函数的Sc浓度和温度的基础上Ginzburg-Landau理论。
2021-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced piezoelectric response at nanoscale vortex structures in ferroelectrics
本研究结合原位X射线布拉格相干衍射成像与第一性原理分子动力学，发现纯BaTiO3纳米涡旋核可产生五倍压电增强，为设计纳米压电材料提供新途径。
2023-05-22 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Investigation of Auxetic Piezoelectric Effect in Nitride Perovskites
本研究通过第一性原理计算发现六种氮化物钙钛矿ABN3中除ScMoN3外均表现出拉胀压电效应，其异常正横向压电系数源于正内部应变贡献，为设计新型拉胀压电材料提供了新组分空间。
2025-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
On free vibration of piezoelectric nanospheres with surface effect
表面效应对纳米压电材料的尺寸依赖特性具有重要意义。本文研究了表面效应对球形各向同性压电纳米球自由振动行为的影响。本文提出了一种基于薄壳层模型的表面压电理论框架，而不是直接使用著名的黄宇表面压电理论。提出了一种新的方法，利用状态空间理论建立压电纳米球的表面压电理论或有效边界条件。在一阶表面压电性中，可以识别出三种不同的表面效应源，即电弹性效应、惯性效应和厚度效应。据发现，所提出的理论变得相同的HY理论的球形材料边界，如果横向应力（TS）的组件被丢弃和机电性能被适当地定义。研究了具有表面效应的压电纳米球的非轴对称自由振动，得到了精确解。为了研究表面效应对压电纳米球固有频率的影响，最后进行了数值计算。我们的数值结果表明，表面效应，特别是厚度效应，可能有一个特别显着的影响的自由振动的压电纳米球。这项工作提供了一个更准确的预测纳米机电系统（NEMS）中的压电纳米球器件的动态特性。
2021-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Piezoelectrics by Design: A Route through Short-period Perovskite Superlattices
利用第一性原理密度泛函理论，我们研究了由铁电和顺电组分组合而成的具有极性不连续性的短周期超晶格中的压电性。我们表明，这样的超晶格的压电响应可以调谐的符号和幅度与选择其组件。由于这些具有不可切换极化的超晶格不经历铁电转变，我们预测它们将表现出鲁棒的压电响应，与它们的大块对应物相比具有较弱的温度依赖性。
2010-07-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Giant piezoelectricity in group IV monochalcogenides with ferroelectric AA layer stacking
通过第一性原理计算发现铁电AA堆叠的IV族单硫族化合物具有最小晶格常数和自发压缩应变，首次实现压电系数随层数增加而增大的巨压电性。
2024-02-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Influence of uniaxial tensile stress on the mechanical and piezoelectric properties of short-period ferroelectric superlattice
从第一性原理出发，研究了BaTiO 3/PbTiO 3四元铁电/铁电超晶格在c轴单轴拉伸应力作用下的性质.我们表明，计算的理想拉伸强度为6.85 GPa，在单轴拉伸应力加载下的超晶格沿非极性轴变软。我们还发现，适当的单轴拉伸应力可以显著增强超晶格的压电性，压电系数d33从基态值增加约8倍，达到678.42 pC/N。压电性增强的基本机制进行了讨论。
2009-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large in-plane negative piezoelectricity and giant nonlinear optical susceptibility in elementary ferroelectric monolayers
本研究通过计算发现畸变α-Bi单质铁电单层具有大的面内负压电性，其源于柱间滑动的屈曲铁电机制，且拉伸/压缩应变可分别调控其铁电翻转能垒与非线性光学响应，相关机制可推广至其他单质铁电单层。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric truss metamaterials: data-driven design and additive manufacturing
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文提出数据驱动设计与增材制造方法，实现具有可定制各向异性响应的压电桁架超材料，显著提升压电性能。
2025-10-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Toward Quantitative Measurements of Piezoelectricity in III-N Semiconductors Nanowires
压电半导体III-氮化物纳米结构作为能量收集器、传感器和自我可持续电子器件的替代材料已经受到越来越多的关注，需要很好地澄清其压电行为。尽管piezoresponse力显微镜（PFM）的可行性，以解决在纳米级的压电响应，出现了几个困难时，由于各种文物进行测量的低压电系数材料。这项工作表明，半定量PFM低压电系数III-氮化物可以实现高纵横比的纳米结构，如纳米线或纳米棒。对于传统的散装和薄膜，精确测定其piezoresponses是有限的，因为夹紧和弯曲的影响，可以同时发生在PFM测量。虽然夹持效应只会降低压电响应的振幅，但弯曲运动会增加或减少该振幅，并且还可以将相位旋转180°。纳米线中改进的电场分布使这两种伪影最小化，从而允许正确确定晶体极性和压电系数。与文献中的报道相反，我们没有观察到直径在30-80 nm范围内的III-N纳米线中的巨大压电性。这项工作提供了一个访问的基本参数为开发III-N基压电纳米器件。
2020-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tuning pure out-of-plane piezoelectric effect of penta-graphene: a first-principle study
对于二维（2D）材料，一个纯粹的大的平面外的压电响应，兼容当今的底/顶栅技术，是非常需要的。采用密度泛函理论研究了五元石墨烯（CCC）单分子膜的压电特性。然而，$d_{36}$是非常小的，只有-0.065 pm/V。提出了两种策略，以提高CCC单分子膜的压电性能。首先，在双轴和单轴两种应变条件下，应变的增加量都很小，在双轴应变为-2%（单轴应变为-4%）时，$d_{36}$仅增加了3.1%（13.9%）。其次，用B（C）原子取代五角形$\mathrm{CB_2}$单层（CBB）中的C（B）原子层，得到了一个具有动力学和力学稳定性的Janus五单层（CCB）。幸运的是，CCB单层的纯面外压电效应仍然存在，并表现出带隙。计算的$d_{31}$和$d_{32}$分别为-0.505 pm/V和0.273 pm/V，这比CCC单层的$d_{36}$大得多。CCB单层膜的面外压电性$d_{31}$明显高于许多已知的二维材料。此外，其沿y方向的室温电子迁移率高达8865.23 $\mathrm{cm^2V^{-1}s^{-1}}$。我们的工作提供了一种新的方法来实现纯粹的离面压电效应，这是非常理想的压电器件。
2019-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric control of the magnetic anisotropy via interface strain coupling in a composite multiferroic structure
本文从理论上研究了通过应变介导的磁电相互作用耦合的铁电/铁磁异质结构中的磁动力学。我们预测一个电场诱导的磁开关在垂直于磁晶易轴的平面，并追溯到这种效果的压电控制的磁弹性耦合。我们还研究了剩磁和电矫顽力。
2012-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Challenges and opportunities in piezoelectric polymers: Effect of oriented amorphous fraction in ferroelectric semicrystalline polymers
本文揭示铁电半结晶聚合物中压电性主要源于有序非晶相（OAF）而非结晶相，提出电致伸缩机制，并发现高功率超声可诱导SCOAF增强PVDF压电性能。
2025-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
First-principles discovery of stable two-dimensional materials with high-level piezoelectric response
由于二维压电材料在传感器技术、致动装置、能量收集和医疗应用等技术应用中的日益广泛的应用，二维压电材料的合理设计最近引起了人们极大的兴趣。迄今为止，已经报道了几种具有高压电响应的材料，但尚未进行高通量的第一性原理方法来估计层状材料的压电电位。本研究采用第一性原理方法系统地研究了128种二维半导体材料的压电（$e_{11}$，$d_{11}$）和弹性（C $_{11}$和C $_{12}$）性质。我们的高通量方法表明，含有\textrm{V}族元素的材料产生显著高的压电应变常数，$d_{11}$ $>$ 40 pmV $^{-1}$，并且所考虑的材料中的49种具有高于MoS $_{2}$的$e_{11}$系数，因为BrSSb具有最大的$d_{11}$之一，其值为373.0 pmV $^{-1}$。此外，我们建立了一个简单的经验模型，以估计$d_{11}$系数，利用相对离子运动的单位电池和极化率的个别元素的化合物。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Giant Piezoelectricity in Monolayer Group IV Monochalcogenides: SnSe, SnS, GeSe and GeS
我们预测了本征单层IV族单硫族化合物（MX，M=Sn或Ge，X=Se或S），包括SnSe，SnS，GeSe和GeS中巨大的压电效应。使用基于现代极化理论的第一性原理模拟，我们发现它们的特征压电系数比其他二维材料，如MoS2和GaSe，以及工业上广泛使用的块状石英和AlN大两个数量级。这种增强是由于独特的“起皱”C2v对称性和较弱的化学键单层IV族单硫族化合物。鉴于在单分子膜制造方面取得的实验进展，它们的柔性特性和承受巨大应变的能力，这些具有巨大压电效应的2D结构可能有希望用于广泛的应用，例如纳米尺寸的传感器、压电电子学和便携式电子设备中的能量收集。
2015-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
