一、研究背景

热释电是热释电材料中自发极化的温度波动响应，已广泛应用于热成像、传感器、纳米发电机、能量收割机、制氢和核聚变等。热释电器件的独特优点就是响应速度超快，可达皮秒。基于克劳修斯-莫索蒂模型，假设存在可识别的“极化中心”，对极化和热释电理解并不精确，因为真实晶体中的电子电荷具有周期性连续分布，而不是局部贡献。后来，现代极化理论（贝里相位极化）考虑了电子云分布，但侧重于静态晶格的贡献。热释电系数p，用于测量在固定温度波动下极化变化的能力，主要由初级热释电p1和次级热释电p2贡献。当自力支撑的热释电材料接近2D晶体极限时，热释电行为在很大程度上仍然未知。

二、研究成果

美国伦斯勒理工学院JianShi和YunfengShi和JieJiang等人合作报道了三种模型的热释电材料，其沿平面外方向的键特征从范德华（In2Se3）、准范德华（CsBiNb2O7）到离子/共价（ZnO）不等，实验表明热释电的维数效应以及晶格动力学和热释电性之间的关系。研究发现，对于这三种材料，当二维晶体的厚度变小时，其热释电系数迅速增加，且沿平面外方向具有化学键的材料表现出最大的维度效应。另外，实验证明了厚度减小的晶体中声子动力学的变化可能对其热电性产生影响。该研究将促进超薄材料热释电的基础研究，并激发热成像和能量收集中潜在热释电应用的技术发展。相关研究工作以“Giantpyroelectricityinnanomembranes”为题发表在国际顶级期刊《Nature》上。

三、图文速递

研究者选择了β′-In2Se3、CsBiNb2O7（CBNO）和ZnO分别作为具有范德华、准范德华和离子/共价键的代表性热电材料。β′-In2Se3是一种室温vdW铁电材料，平面内极化约为24μCcm2沿。CBNO（P21am的空间群）是一种准vdW铁电Dion-Jacobson相氧化物，具有约°C的高TC，平面内极化超过40μCcm2沿a轴。ZnO是一种传统的热释电材料，其极化沿c轴。所有三种材料的极轴均平行于基板表面。对于热释电研究，主要

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