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用于新型压电子学和压光电子学的二维纳米材料
摘要： 由于二维（2D）限域带来的新奇特性，二维纳米材料研究已成为凝聚态物理和材料科学的前沿课题之一。从晶体学角度看，二维形态体现了三维对称性的自发破缺——这意味着某些块体材料中保留的反演对称性，在其对应的二维材料中可能被打破，从而产生本征压电特性。这类兼具半导体特性的二维材料，是新型超薄压电子学与压光电子学的理想候选材料。一方面，二维压电材料易于与当前最先进的半导体工艺及传统电子技术集成；另一方面，压电性与其他非常规特性（如铁磁性或拓扑绝缘体特性）在二维材料中的潜在组合，可能催生面向新应用的物理学新发现与创新器件设计。本文综述了二维压电子学与压光电子学的最新突破，内容涵盖基础原理到其在能量收集、自适应电子/光电子领域的广泛应用?；谇痹诘目蒲в肫骷⒄骨熬?，我们最后深入探讨了这一活跃研究领域可能的未来方向。
关键词： 界面调制、压光电子学、有源电子学/光电子学、二维纳米材料、压电电子学
更新于2025-09-23 15:23:52
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对矩阵排列的独立接触式垂直压电纳米线机械传感能力的演示
摘要： 本文报道了垂直压电纳米线阵列的制备技术，这些纳米线在基底处实现独立接触，并证明无需外加偏压即可利用压电电子学效应从阵列中单个纳米线获取应变电响应。该技术可用于制造自供电机械应变分布传感器，其中每个独立接触的纳米线相当于一个应变传感像素，可实现微米级横向分辨率。研究采用水热法在预先图案化的两电极间选择性生长垂直氧化锌纳米线。为验证效果，通过向纳米线阵列施加可控速率的横向气流（反复开关气流并同步测量电响应）产生纳米线偏转，测试了不同流速、气流方向及纳米线相对于出气口位置的实验构型，分别使用压缩氮气和空气进行实验。结果表明该几何结构下的压电与压电电子学响应完全符合预期，且氮气流中的电响应与流速呈线性关系，其正负号可指示气流方向。这些发现证实了该新技术在高分辨率分布测绘中的广阔前景，潜在应用于气体/液体流速传感、指纹检测或人机交互等领域。
关键词： 机械传感器、压电电子学、微细加工、应变图谱、氧化锌纳米线
更新于2025-09-10 09:29:36
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二维材料中的压电子学与压光电子学
摘要： 本文讨论了二维（2D）材料压电电子学与压电光电子学的最新研究进展。二维半导体材料展现出优异的电学与光电子学特性，这些超薄材料是下一代器件的候选材料。在二维半导体中，过渡金属硫族化合物因沿扶手椅方向的非中心对称性而具有显著的本征压电效应。研究表明，即使在单层材料中，肖特基接触和p-n结也表现出压电与半导体特性的强耦合。由于超薄二维材料的载流子浓度可通过外加压电电荷轻松调控，铁电体/二维材料的层状复合材料也展现出良好的压电电子学与压电光电子学特性。
关键词： 压电光电子学、压电效应、过渡金属二硫化物、压电电子学、二维材料
更新于2025-09-04 15:30:14
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第三代半导体的压电电子学与压电光电子学
摘要： 当均匀应变作用于具有压电特性的非中心对称半导体晶体时，其表面会感应出静态极化电荷。若施加的应变不均匀，这些电荷甚至可能在晶体内部产生。外应变不仅影响电子输运过程，还会改变光子行为，因而可用于静态或动态调控材料特性。由此催生了压电电子学与压电光电子学两大新兴领域。本文综述了这两个领域的发展历程并展望其应用前景。本期《材料研究学会通报》收录的文章重点展示了这两大领域的最新进展，而本文则对这些进展进行了综合评述。
关键词： 压电光电子学、压电效应、压电电子学、半导体输运、第三代半导体
更新于2025-09-04 15:30:14
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压电调制在电催化与光催化中的应用
摘要： 电化学催化剂的设计与优化主要依赖于对界面电荷转移的理解与促进。近年来，压电电子学已成为调控界面能带的新兴方法。利用压电或铁电极化实现的独特能带工程能力，可能带来超越化学或结构优化的电催化性能提升。本文阐述了固液界面表面极化及其相应能带调制的基本原理，从光催化、光电化学及电化学过程（特别是能源相关应用）等多角度探讨了压电电子调制的最新进展。文章介绍了压催化概念——即机械能直接向化学能的转化，并以机械驱动水分解为例进行说明。尽管仍处于早期阶段，压电电子学有望成为革新电化学催化的强大工具。
关键词： 电催化、压电电子学、压电极化、压电催化、铁电极化
更新于2025-09-04 15:30:14
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压电电子学与压电光电子学理论
摘要： 压电电子学和压电光电子学器件具有高性能，在下一代自供电、柔性电子及可穿戴系统领域尤其展现出应用潜力。这些器件中，结区、接触点或界面处由应变诱导产生的压电场能显著调控载流子的产生、复合与输运特性。该机制已基于压电电子学与压电光电子学理论展开研究。通过有限元法、密度泛函理论和分子动力学等方法驱动的材料设计与器件改进，极大推动了高性能器件的实现。动态压电场还能调控拓扑绝缘体等量子材料中的新量子态，为提升器件性能及探索量子压电电子学与压电光电子学的基础物理开辟了新途径。
关键词： 压电光电子学、压电电子学、压电场、量子材料、半导体物理
更新于2025-09-04 15:30:14