Nano Lett.: 铁弹性Y2Se2BrF单层中的强垂直压电性和宽pH值光催化剂

2024年7月12日，Nano Lett.在线发表了聊城大学王晓春教授课题组的研究论文，题目为《Strong Vertical Piezoelectricity and Broad-pH-Value Photocatalyst in Ferroelastic Y2Se2BrF Monolayer》，论文的第一作者为Qi-Wen He。

随着微电子技术的可持续发展，小型化多功能器件面临着新的挑战。结合铁电、压电、电子或光学性质的二维铁弹性材料在多功能器件中具有诱人的应用前景。铁弹性材料的物理性质（如电子性质和介电常数）可以通过铁弹性应变进行调节，这对形状记忆器件、机械开关和致动器至关重要。然而，目前还没有关于具有垂直压电性和宽pH值光催化性能的二维铁弹性材料的研究。因此，有必要设计具有这三种性质的单层材料，这对于可再生能源的使用和多功能材料的富集至关重要。

在此研究中，作者从理论上预测了六种铁弹性半导体Y2Se2XX'（X, X' = I、Br、Cl或F；X ≠ X'）单层。它们的面内各向异性能带结构、弹性和压电性能可以通过铁弹性应变进行转换。适度的能垒可以防止轻微干扰产生不希望的铁弹性转换。这些单层表现出高载流子迁移率（高达104 cm2 V–1 s–1），具有很强的面内各向异性。此外，它们的宽带隙和高电势差使它们在pH值为0-14时具有宽pH值和高性能光催化剂。值得注意的是，Y2Se2BrF具有出色的d33（d33 = -405.97 pm/V），比CuInP2S6高出4.26倍。总体而言，纳米Y2Se2BrF有望成为多功能器件的候选者，以产生直流电并实现无太阳能光催化。这项研究工作为多功能能源材料的设计提供了一种新的范式。