[发明专利]一种通过范德华外延法探测薄膜挠曲电效应的装置及方法

权利要求书

1.一种通过范德华外延法探测薄膜挠曲电效应的装置，其特征在于：包括云母衬底、以云母衬底通过范德华外延法生长的薄膜材料、上下表面电极、位移端、信号采集器、固定端，其中薄膜材料与上下表面电极紧密连接，薄膜材料与电极以范德华外延法生长在云母衬底上，位移端在材料上表面电极上施加位移输出电荷，信号采集器输出端与电极连接；

通过薄膜材料与云母衬底之间的接触为范德华力；

以云母衬底通过范德华外延法生长的薄膜材料形成的云母薄膜材料体系在弯曲状态下中沿厚度方向的应变不连续，使得云母薄膜材料存在两个中性面；

以云母衬底作为基地，弯曲效果薄膜材料在中性面以上承受拉伸，中性面以下则承受压缩，使得应变梯度在厚度方向上均匀分布。

2.根据权利要求1所述的一种通过范德华外延法探测薄膜挠曲电效应的装置，其探测薄膜挠曲电效应的方法包括：

通过云母衬底上生长的薄膜材料，二者之间的连接方式为范德华力接触，薄膜材料在位移端上施加位移，因云母衬底与薄膜材料在被施加位移时会产生两个中性面，故薄膜材料在厚度方向上产生的是均匀的应变梯度而诱导薄膜材料内部产生极化；极化电荷通过电极由信号采集器测量显示；由于薄膜材料处于三点弯曲状态，位移端控制的位移w(L)表征，薄膜材料中心与固定端的距离为x，薄膜材料的总长度为L，因此薄膜材料内部产生的应变梯度表示为：

根据挠曲电的定义：

其中极化强度表示为:

其中Q是信号采集器测量显示的电荷量，A是电极面积，P为极化强度，μ₁₃为横向挠曲电系数；利用公式(2)即可计算薄膜的挠曲电系数。