浙江大学朱铁军教授团队最新《Science》！

为了测定压电系数，团队首先制备了TiNiSn, ZrNiSn和TiCoSb的[111]切型晶片。通过准静态压电常数测试方法得到[111]切型晶片的垂直压电应变常数，再根据剪切压电应变系数 d ₁₄ 与[111]切型晶片垂直压电应变常数的3 ^1/2 倍数关系，首次从在实验上确定了TiNiSn, ZrNiSn和TiCoSb的剪切压电应变系数 d ₁₄ 分别约为8 pC/N、38 pC/N和33 pC/N。其中，ZrNiSn和TiCoSb单晶的剪切压电系数在非中心对称、非极性压电材料中属于较高数值，高于SiO ₂ 、GaSb等宽禁带压电材料。团队研发了基于TiCoSb- [111]切型晶片的压电器件，该器件在不同施力大小和持续时间下展现出了稳定的电压响应，且能够持续为电容器充电。此外，团队发现半赫斯勒材料在室温至1173K范围内表现出良好的热稳定性，其压电响应也在该温区保持稳定。这些结果表明半赫斯勒窄带半导体材料在压电领域具有潜在应用前景。值得注意的是，窄带半导体的压电效应机制起源可能不同于离子位移型的传统压电材料，该实验发现可能为新型压电材料设计及换能技术提供新的思路。此外，窄带半导体通常具有较为显著的光电、热电等效应，这为开发压电-光电、压电-热电等多功能效应协同的电子器件提供了新的可能。

图1：半赫斯勒TiNiSn, ZrNiSn和TiCoSb [111]切型晶片的压电系数

图2：基于半赫斯勒TiCoSb [111]切型晶片制备的压电器件及其应用展示

上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、硅及先进半导体材料全国重点实验室、浙江省自然科学基金委和中央高校基本科研业务费专项资金的共同资助，也得到了上海同步辐射光源线站的支持。