研究目的
研究二维层状范德华铁电材料CuInP2S6中巨大负纵向压电效应与电致伸缩效应的起源。
研究成果
该研究定量证实了CuInP2S6中存在巨大的负纵向压电效应和电致伸缩效应，这归因于铜离子的大位移不稳定性以及层间范德华相互作用的柔软特性。这种与聚偏氟乙烯（PVDF）共有的行为表明其在层状范德华晶体中具有普遍性。高压电系数、低夹持效应以及在柔性器件中的应用潜力，凸显了其在纳米级机电应用中的技术前景。
研究不足
该研究聚焦于本征特性，但局部测量中的外在效应（如压电力显微镜中的接触静电作用）被视为局限性。零开尔文下的密度泛函理论计算可能无法完全反映室温行为，且该模型简化了复杂的原子间相互作用。
1：实验设计与方法选择：
本研究结合基于原子力显微镜（AFM）的准静态与动态电致应变测量技术、平行板电容器原位微X射线衍射（micro-XRD）、单晶X射线晶体学及密度泛函理论（DFT）计算，定量测定压电与电致伸缩系数并阐明原子尺度起源。
2：样本选择与数据来源：
样本包含半结晶聚偏氟乙烯-三氟乙烯（PVDF-TrFE）共聚物薄膜、单晶CuInP2S6（CIPS）薄片及外延生长Pb(Zr0.4Ti0.6)O3（PZT）薄膜。CIPS晶体通过化学气相传输法合成，PVDF-TrFE薄膜采用旋涂法制备，PZT薄膜通过脉冲激光沉积法制得。
3：4Ti6)O3（PZT）薄膜。CIPS晶体通过化学气相传输法合成，PVDF-TrFE薄膜采用旋涂法制备，PZT薄膜通过脉冲激光沉积法制得。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括AFM（Asylum Research MFP-3D）、铁电测试仪（Radiant Technologies）、阻抗LCR表（E4980A，安捷伦）、配备二维探测器的X射线衍射仪（D8 Discover m-HR，布鲁克AXS）、单晶XRD系统（布鲁克SMART APEX-II）及DFT计算工具。材料包含PVDF-TrFE、CIPS、PZT、电极（金/钛、铂、锶钌氧化物）及衬底（硅、钛酸锶）。
4：实验流程与操作步骤：
制备顶部电极的平行板电容器；采用AFM接触模式测量极化-电场（P-E）迟滞回线与应变-电?。⊿-E）回线；通过交流电压与锁相放大器进行动态压电测量；电场作用下的原位微XRD；极化前后的单晶XRD；针对晶格与电子结构的DFT计算。
5：数据分析方法：
通过迟滞回线分析推导压电系数；采用唯象方程拟合电致伸缩系数；基于XRD数据进行晶体结构精修；DFT模拟能量、极化及压电系数。
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