第４３卷第２期杭州电子科技大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．２２０２３年３月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｎｇｚｈｏｕＤｉａｎｚｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）Ｍａｒ．２０２３ＤＯＩ：１０．１３９５４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｈｄｕ．２０２３．０２．０１２钙钛矿超晶格材料挠曲电效应的理论计算王继光，陈许敏，李珑玲，王越昊（杭州电子科技大学理学院，浙江杭州３１００１８）收稿日期：２０２１－１２－２１基金项目：国家自然科学基金资助项目（１１８７４０１１）作者简介：王继光（１９９６－），男，研究方向：第一性原理计算和纳米材料。Ｅ－ｍａｉｌ：４５５３６３４５８＠ｑｑ．ｃｏｍ。通信作者：陈许敏，副教授，研究方向：第一性原理计算和铁电材料。Ｅ－ｍａｉｌ：４１７９０＠ｈｄｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。摘要：运用密度泛函理论的第一性原理研究ＳｒＴｉＯ３和ＰｂＴｉＯ３所构成的钙钛矿超晶格材料中纵向和剪切挠曲电系数。对不同尺寸的钙钛矿超晶格施加应变后，分析弛豫后的钙钛矿超晶格中原子位移及应变，运用密度泛函微扰理论计算ＳｒＴｉＯ３／ＰｂＴｉＯ３钙钛矿超晶格单胞中各原子的伯恩有效电荷。研究结果表明，构建的钙钛矿超晶格材料的纵向挠曲电系数为，比单晶ＳｒＴｉＯ３和单晶ＰｂＴｉＯ３材料分别减小了７．６％和１９．５％；钙钛矿超晶格材料的剪切挠曲电系数为，比单晶ＳｒＴｉＯ３材料提升了３０．０％。因此，构建的钙钛矿超晶格材料具有较高的剪切挠曲电效应。关键词：挠曲电效应；超晶格；第一性原理；伯恩有效电荷中图分类号：Ｏ４６９文献标志码：Ａ文章编号：１００１－９１４６（２０２３）０２－００７６－０８０引言随着科学技术的飞速发展，纳米材料的制备与调控逐渐成为研究热点，其电子性质直接影响器件的物理性能和集成材料的发展趋势［１］。挠曲电效应是固体介电材料中普遍存在的一种力电耦合效应，利用该性质可制作挠曲电俘能器件、曲率传感器等。挠曲电系数表示材料极化对形变所产生的应变梯度的敏感程度，具有很强的尺寸依赖效应，在宏观上往往被忽略，但是，随着材料尺寸的减小，挠曲电效应对材料物理性能的影响越来越显著，可用于调控铁电材料的畴图案、铁电极化转动、半导体材料中的电荷输运以及材料中的缺陷控制等［２－３］。挠曲电效应通常被描述为应变梯度诱导的电极化响应，应变梯度能够破坏晶体局部的反演对称性，从而在材料中诱导电极化产生挠曲电效应...
