随着黑磷BP、氮化硼BN、过渡金属硫化物 Transition-Metal Sulfdes, TMDC等材料的陆续发展,二维压电电子学领域发展亦如火如荼,逐渐成长为“森林”。近期,中国科学院北京纳米能源与系统研究所潘曹峰教授和广西大学陈平助理教授等人在Infomat上发表综述,论述了二维材料压电电子学的研究进展。以“材料结构-压电特性-界面调控机制-柔性器件应用”的角度出发,从单层二维材料的结构为介入点,概述了非中心对称材料、调制的本征中心对称材料、有机钙钛矿材料的结构及晶向相关的压电性能,并阐释了压电电子学测试的四种方法和压电界面调控的原理,最后,阐述了二维压电材料在柔性光电器件、传感器、数据存储等方面的潜在应用。
二维压电材料是具有非中心对称结构的材料,当施加外应力时,阳离子和阴离子的重心发生偏离,在半导体与金属之间的界面产生压电势。压电势通过调控肖特基势垒高度(SBH)调制输出电流,从而会引起传感设备灵敏度的增强或减弱。
从50000多种无机晶体结构中,计算出1173种2D层状材料,其中单层材料具有本征对称性破缺,即具有压电电子学效应的单层二维材料325种,大致分为六类,图为六类单层二维材料的压电系数和晶体结构。压电电子学效应检测手段大致包括四种:柔性器件的弯曲和释放、原子力显微镜(AFM)、PFM、扫描探针显微镜(SPM)。压电调控机制是通过界面积累电荷引起的压电势,提升或降低肖特基势垒高度,导致耗尽区增加或减少,从而引起输出电流减少或增加,导致感应灵敏度变化。图为二维材料压电器件的测试方法和压电电子学微观机制。
文献链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/inf2.12220
DOI: 10.1002/inf2.12220
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