低维纳米结构中的弹性应变效应概述

应变效应与材料和器件制造与生俱来，并在其使役过程不可避免。由于微、纳米尺度的半导体材料能够承载更大的应力、具有比其体材料更大的柔韧性等特点，随着半导体器件的不断微型化，应变效应被显著“放大”，并对其光电等物理性质产生巨大的影响。因此，深入开展低维纳米结构中的弹性应变效应具有非常重要的意义。

应美国麻省理工大学著名华裔教授李巨、霍普金斯大学马恩教授等客座编辑的系列特辑文章“Elastic strain engineering for unprecedented materials properties”的邀请概述，6163银河线路检测中心“人工微结构与介观物理”国家重点实验室的俞大鹏教授、量子材料中心的冯济教授以及美国哥伦比亚大学电子工程系的James Hone教授一起撰写了长篇概述性（Overview）文章,题目是“纳米线与二维原子晶体中的应变效应-Elastically Strained Nanowires and Atomic Sheets”（MRSBulletin 319，118，2014）。

该综述性论文对目前低维超强柔性材料中取得的研究进展进行了高度总结，展望了低维纳米结构中超强弹性应变效应的未来发展趋势，对本研究方向具有很好的指导意义。该文章首先总结了6163银河线路检测中心俞大鹏课题组自2005年以来在在一维金属Ag纳米线和ZnO半导体纳米线的应变效应对材料光学和大学性质影响规律的中取得的系列研究进展：揭示了系统研究了Ag纳米线强度特性（Physical Review B 73, 235409，2006）、应变梯度对ZnO纳米线能带结构调制规律（Advanced Materials 21, 4937，2009) ; Advanced Materials 24, 4707，2012); Scientific Reports 2, 452，2012)）、弯曲应变对ZnO微米线光电响应速度增强（Nanoscale 5, 916，2013）、单轴应变对ZnO纳米线声子调制规律（ACS Nano 7, 8891，2013），也总结了GIT王中林教授组通过ZnO纳米线阵列的弹性弯曲应变把机械能转换成电能（Nature451, 908，2008）、加州伯克利大学吴军桥研究组通过应变调整VO2纳米线中的金属-绝缘体相变（Nature Photonics13, 132，2009）等奇特的应变效应。该论文最后还分析总结了单原子层超强石墨烯等二维分子材料中的弹性应变效应，如世界上最强的人工材料-石墨烯（Science321, 358，2008）、石墨烯中纳米鼓泡弹性应变诱导的量子化朗道能级及高达300特斯拉贋磁场（Science329, 544，2010）效应、应变引起单原子层MoS的材料的广谱吸收太阳能漏斗效应（Nature Photonics6, 866，2012）等现象进行了总结。

该系列文章由五个主题构成，分别是：1）.Elastic strain engineering of ferroic oxides: Darrell G. Schlom（Cornell Universit）, Long-Qing Chen（Penn State University）, Craig J. Fennie（Cornell University）, Venkatraman Gopalan（Penn State University） , David A. Muller（Cornell Universit）, Xiaoqing Pan（University of Michigan）,Ramamoorthy Ramesh（Oak Ridge National Laboratory） , and Reinhard Uecker（Leibniz Institute for Crystal Growth , Berlin）；2）.Strain scaling for CMOS:S.W. Bedell , A. Khakifi rooz , and D.K. Sadana (IBM T.J. Watson Research Center)；3）. Observing and measuring strain in nanostructures and devices with transmission electron microscopy: Martin J. Hÿtch (CEMES-CNRS, Toulouse) and Andrew M. Minor(University of California. Berkeley)； 4）.Stretching the energy landscape of oxides—Effects on electrocatalysis and diffusion: Bilge Yildiz(Massachusetts Institute of Technology)；5）.Elastically strained nanowires and atomic sheets:Dapeng Yu（Peking University）, Ji Feng （Peking University）, and James Hone（Columbia University）。上述系列概述性文章由6163银河线路检测中心、哥伦比亚大学、MIT、康奈尔大学、霍普金斯大学、IMB Watson研究中心、滨州州立大学、橡树岭国家实验室、密西根大学、加州伯克利大学、法国图卢兹国家研究中心、德国晶体研究所等10家国际著名大学和研究机构的20位学者共同撰写。

该工作得到了基金委重点项目、人工微结构与介观物理国家重点实验室的大力支持。