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撓曲電效應(yīng)描述了應(yīng)變梯度與極化（正撓曲電）以及電場(chǎng)梯度與應(yīng)力（逆撓曲電）之間的力電耦合作用。由于應(yīng)變梯度本身可以打破材料的中心對(duì)稱性，撓曲電效應(yīng)理論上可以存在于包括中心對(duì)稱的絕大部分介電材料中。同時(shí)，撓曲電效應(yīng)具有顯著的尺寸依賴性，小尺寸材料中更易產(chǎn)生大的應(yīng)變梯度場(chǎng)。相比傳統(tǒng)壓電效應(yīng)只存在于非中心對(duì)稱材料且不具有尺寸依賴性的特點(diǎn)，撓曲電效應(yīng)在后摩爾時(shí)代的多功能、高集成度的新型器件中將扮演更加重要的角色。

如何誘導(dǎo)可控的大應(yīng)變梯度，是撓曲電效應(yīng)研究中的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。相比于傳統(tǒng)體材料，新興的二維范德華材料可以承受更大的形變，研究撓曲電效應(yīng)對(duì)其光電性能的影響，可以為實(shí)現(xiàn)高性能微納光電探測(cè)器提供一種新的調(diào)控手段。

研究團(tuán)隊(duì)表示，通過擬合彎曲異質(zhì)結(jié)的高度曲線可以證明利用直徑為數(shù)百納米的ZnO納米線可以在二維材料中產(chǎn)生高達(dá)1 μm^?1量級(jí)的應(yīng)變梯度場(chǎng)，比傳統(tǒng)三維柔性器件高出約3個(gè)數(shù)量級(jí)，開爾文探針力顯微鏡（KPFM）表面勢(shì)測(cè)量結(jié)果表明強(qiáng)應(yīng)變梯度場(chǎng)顯著改變了異質(zhì)結(jié)區(qū)域的能帶結(jié)構(gòu)。

圖｜彎曲α-In₂Se₃/β-InSe異質(zhì)結(jié)的曲率及表面勢(shì)表征

相應(yīng)的光電性能測(cè)試表明，相比平直異質(zhì)結(jié)，平均曲率為0.9 μm^?1 的彎曲異質(zhì)結(jié)的開路電壓和零偏壓響應(yīng)度分別提高了2.48倍和7.62倍。證明了撓曲電效應(yīng)可以有效提升二維異質(zhì)結(jié)的光電探測(cè)性能，撓曲電效應(yīng)可為高性能微納光電探測(cè)器的研制提供一種新的調(diào)控手段。

圖｜光電性能與應(yīng)變梯度之間的關(guān)系

相關(guān)研究成果以“Flexoelectricity-Enhanced Self-Powered Photodetection in 2D van der Waals Heterojunctions With Large Curvatures”為題發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《Advanced Functional Materials》（IF:19，Nature Index期刊）上。深圳技術(shù)大學(xué)副研究員齊魯為第一作者，深圳技術(shù)大學(xué)阮雙琛教授與深圳大學(xué)曾昱嘉教授為共同通訊作者。該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金和深圳市科技計(jì)劃等項(xiàng)目支持。