液晶光电效应
研究简介收集环境能源发电是当前一项关键的科学技术。光电转换和机电转换是分别基于半导体结和压电绝缘子的两种常见的能量收集机制。但是，这些转导现象所基于的不同材料使它们集成到单个设备中变得复杂。近日，西班牙加泰罗尼亚研究中心Gustau Catalan和南昌大学Longlong Shu等人证明了卤化物钙钛矿表现出光电挠曲效应。在由压电致动器驱动的照明和振荡组合下，卤素钙钛矿产生的挠曲电性比在黑暗中高出几个数量级。研究还表明，光电柔性不是卤化物所独有的，而是半导体的一般特性，它有可能实现同时进行的机电和光伏转导以及从多个能量输入中一致地收集。
相关结果以“Photoflexoelectric effect in halide perovskites”为题发表在Nature Materials期刊上。
图文导读
图1. 暗态下钙钛矿的柔电性能
极化和应变梯度之间的线性比例示于图1a中，该比例的斜率就是柔电系数。两种卤素钙钛矿的有效柔电系数随着温度变化是相当稳定的，达到~30?μC?m–1数量级（图1b）。通过执行单轴压缩测量，验证了它们的起源不是压电的（图1c）。值得注意的是，有效的柔电系数会受到电极类型的影响，并且与厚度成正比（图1d）。
图2. 光电挠曲测试
光照下的光电挠曲测试方案如图2a-b所示，使用了基于AZO的透明电极。施加的应变梯度和测得的位移电流随时间变化的关系如图2c-d所示，弯曲和电流之间存在90度的相移（图2c-d）。这意味着光电挠性响应不是电阻性的，而是介电的，源自极性位移：如果电流与应变梯度异相90度，则极化与应变梯度同相。因此，所有实验指标均与真正的柔电效应一致。
图3. 室温响应
图3a为挠电系数与机械振荡频率的函数。该系数在黑暗中与频率略有相关，表明存在离子迁移贡献，但在光照下与频率无关，这与更快的电子/偶极过程一致。图3b显示光照下二极管状响应的开始，表明由于自由载流子密度增加而形成界面势垒层。MAPBr3（图3c）和SrTiO3（图3d）的柔电系数与照明的关系表明光电柔增强是不排除卤化物钙钛矿的普遍现象。因此，光电挠性应该是半导体的一般特性，而不是卤化物钙钛矿独有。
图4. 卤化物的柔电性和光电柔性以及与其他材料的比较
卤素钙钛矿的光电挠曲系数是巨大的，可达10000%。相比其他材料，卤化物钙钛矿的光增强有效挠电系数很高（图4），而液晶的等效效应小于10％。
文献信息Photoflexoelectric effect in halide perovskites (Nat. Mater. 2020), DOI: https://doi.org/10.1038/s41563-020-0659-y公众号后台回复“投稿”，即可在本公众号宣传您的工作。
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