【亮点】：

1.沿着垂直于薄膜平面施加应变或应力，SiN–AlO和SnN–InO薄膜都具有很好的平面外压电效应。

2. 将有可能应用于医疗器械和超薄触觉传感器等方面。例如，可用来设计机器人仿生皮肤。

【介绍】：

吉林大学原子与分子物理研究所，朱东冉研究生在王晓春教授指导下，在一类二维材料的特殊方向上，发现了新奇的压电现象。沿垂直于薄膜方向施加应力，来实现二维薄膜的压电性，是一个很有挑战性的科研课题。如果二维薄膜材料具有将垂直于薄膜的机械应力转化为电能的能力，可以显著提高能量转移效率，并且具有更广阔的应用前景，如医疗器械（血压计）、超薄纳米传感器装置（例如触觉传感器，可作为机器人的仿生皮肤）。因此，研究垂直于薄膜的平面外压电系数e₃₃和d₃₃具有特殊的重要性。我们使用第一性原理研究了V-IV-III-VI主族化合物薄膜(SnN-InO、GeN-GaO和SiN-AlO)的压电性质。结果表明，由于它们在垂直于薄膜平面方向上的反转对称性的破缺，它们具有很好的平面外方向压电系数e₃₃和d₃₃。 其中，SiN–AlO的压电应力系数e₃₃ (38.69×10^-10 cm^-1)是最大的，比铱氮化镓纳米管表层的 e₃₃ (5.20×10-¹⁰ cm^-1)大7.4倍。SnN–InO的平面外压电应变系数 d₃₃(5.29×10³ pm v^-1)是最大的，比铱掺杂ZnO纳米片的d₃₃ (0.42×10³ pm v^-1)大了整整一个数量级。 SiN–AlO和SnN–InO薄膜特殊的垂直于平面方向的压电性质，表明它们可以把垂直于薄膜的机械应力转化为电能，因此可用于设计纳米级能量收集设备、纳米传感器和其他微型机电设备。尤其是，将有可能应用于医疗器械和超薄触觉传感器等方面。例如，可用来设计机器人仿生皮肤。

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