Published July 18, 2023
| Version v1
Publication
Open
Blue light emitting piezoelectric few-layered borophene nanosheets for flexible nanogenerators
- 1. Advanced Materials and Processes Research Institute
Description
Abstract Piezoelectric response from two-dimensional layered materials with semiconducting properties is important for developing nanogenerators, piezotronics, and piezophototronics devices. However, experimental observation of piezoelectricity and semiconductor properties in monoatomic borophene has been a key challenge for the fabrication of nanogenerator devices. Here, we discover the non-centrosymmetric blue light emitting piezoelectric properties of few layered monoatomic borophene nanosheets. We develop the flexible piezoelectric nanogenerator using few layered borophene nanosheets in polydimethylsiloxane polymer, producing an output voltage of 8 V without electrical poling. The material exhibits a high piezoelectric charge coefficient (d 33 ) of 86 pm V −1 and shows band gap opening with a high band gap of 2.32 eV. Surprisingly, the borophene nanosheets exhibit blue light emission under UV light illumination. Under UV light illumination, the device dramatically improves output performance. We find that the material exhibits a high dielectric constant of about 125 at low frequency.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تعتبر الاستجابة الكهربائية الإجهادية المجردة من المواد ثنائية الأبعاد ذات الخصائص شبه الموصلة مهمة لتطوير المولدات النانوية والإلكترونيات الإجهادية والأجهزة الضوئية الإجهادية. ومع ذلك، كانت الملاحظة التجريبية للكهرباء الإجهادية وخصائص أشباه الموصلات في البوروفين أحادي الذرة تحديًا رئيسيًا لتصنيع أجهزة المولدات النانوية. هنا، نكتشف الضوء الأزرق غير المتماثل الذي ينبعث منه خصائص كهرضغطية لعدد قليل من صفائح البوروفين أحادية الذرة ذات الطبقات. نقوم بتطوير مولد النانو الكهربائي الإجهادي المرن باستخدام عدد قليل من صفائح البوروفين النانوية ذات الطبقات في بوليمر بولي ميثيل سيلوكسان، مما ينتج عنه جهد خرج قدره 8 فولت دون تلميع كهربائي. تُظهر المادة معامل شحن كهربائي إجهادي مرتفع (d 33 ) يبلغ 86 مساءً V -1 وتظهر فجوة نطاق مع فجوة نطاق عالية تبلغ 2.32 فولت. من المثير للدهشة أن صفائح البوروفين النانوية تُظهر انبعاثًا للضوء الأزرق تحت إضاءة ضوء الأشعة فوق البنفسجية. تحت إضاءة الأشعة فوق البنفسجية، يحسن الجهاز أداء الإخراج بشكل كبير. نجد أن المادة تُظهر ثابت عزل كهربائي مرتفع يبلغ حوالي 125 عند التردد المنخفض.Translated Description (French)
Résumé La réponse piézoélectrique de matériaux stratifiés bidimensionnels aux propriétés semi-conductrices est importante pour le développement de nanogénérateurs, de dispositifs piézotroniques et piézophototroniques. Cependant, l'observation expérimentale de la piézoélectricité et des propriétés des semi-conducteurs dans le borophène monoatomique a été un défi clé pour la fabrication de dispositifs nanogénérateurs. Ici, nous découvrons les propriétés piézoélectriques émettant de la lumière bleue non centrosymétrique de quelques nano-feuilles de borophène monoatomiques stratifiées. Nous développons le nanogénérateur piézoélectrique flexible en utilisant quelques nano-feuilles de borophène stratifiées en polymère polydiméthylsiloxane, produisant une tension de sortie de 8 V sans polarisation électrique. Le matériau présente un coefficient de charge piézoélectrique élevé (d 33 ) de 86 pm V −1 et présente une ouverture de bande interdite avec une bande interdite élevée de 2,32 eV. De manière surprenante, les nanofeuilles de borophène présentent une émission de lumière bleue sous éclairage UV. Sous éclairage UV, l'appareil améliore considérablement les performances de sortie. Nous constatons que le matériau présente une constante diélectrique élevée d'environ 125 à basse fréquence.Translated Description (Spanish)
Resumen La respuesta piezoeléctrica de materiales en capas bidimensionales con propiedades semiconductoras es importante para el desarrollo de nanogeneradores, piezotrónica y dispositivos piezofototrónicos. Sin embargo, la observación experimental de la piezoelectricidad y las propiedades semiconductoras en el borofeno monoatómico ha sido un desafío clave para la fabricación de dispositivos nanogeneradores. Aquí, descubrimos las propiedades piezoeléctricas emisoras de luz azul no centrosimétricas de algunas nanohojas de borofeno monoatómico en capas. Desarrollamos el nanogenerador piezoeléctrico flexible utilizando pocas nanoláminas de borofeno en capas en polímero de polidimetilsiloxano, produciendo una tensión de salida de 8 V sin polarización eléctrica. El material exhibe un alto coeficiente de carga piezoeléctrica (d 33 ) de 86 pm V −1 y muestra apertura de banda prohibida con una banda prohibida alta de 2.32 eV. Sorprendentemente, las nanohojas de borofeno exhiben emisión de luz azul bajo iluminación de luz UV. Bajo iluminación de luz UV, el dispositivo mejora drásticamente el rendimiento de salida. Encontramos que el material exhibe una alta constante dieléctrica de aproximadamente 125 a baja frecuencia.Files
s43246-023-00375-2.pdf.pdf
Files
(4.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:36db664c81b41dbcdbffe6c857956c66
|
4.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- صفائح نانوية من البوروفين قليلة الطبقات كهرضغطية باعثة للضوء الأزرق لمولدات النانو المرنة
- Translated title (French)
- Nanofeuilles de borophène à quelques couches piézoélectriques émettant de la lumière bleue pour nanogénérateurs flexibles
- Translated title (Spanish)
- Nanoláminas de borofeno piezoeléctricas de pocas capas emisoras de luz azul para nanogeneradores flexibles
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4384662337
- DOI
- 10.1038/s43246-023-00375-2
References
- https://openalex.org/W1965107828
- https://openalex.org/W2065575498
- https://openalex.org/W2074770479
- https://openalex.org/W2095904636
- https://openalex.org/W2135522286
- https://openalex.org/W2137751240
- https://openalex.org/W2142764371
- https://openalex.org/W2149271502
- https://openalex.org/W2199146412
- https://openalex.org/W2206837932
- https://openalex.org/W2215315565
- https://openalex.org/W2259720440
- https://openalex.org/W2277212840
- https://openalex.org/W2319141041
- https://openalex.org/W2510464518
- https://openalex.org/W2514943218
- https://openalex.org/W2562241567
- https://openalex.org/W2566140004
- https://openalex.org/W2608733758
- https://openalex.org/W2626300202
- https://openalex.org/W2769273697
- https://openalex.org/W2787736113
- https://openalex.org/W2787751834
- https://openalex.org/W2792355974
- https://openalex.org/W2794921157
- https://openalex.org/W2807257492
- https://openalex.org/W2809332576
- https://openalex.org/W2913575430
- https://openalex.org/W2940629818
- https://openalex.org/W2963102315
- https://openalex.org/W2984528283
- https://openalex.org/W2999778826
- https://openalex.org/W3012631368
- https://openalex.org/W3035222407
- https://openalex.org/W3042662628
- https://openalex.org/W3043728880
- https://openalex.org/W3047899031
- https://openalex.org/W3099667489
- https://openalex.org/W3124243193
- https://openalex.org/W3139886702
- https://openalex.org/W3159715787
- https://openalex.org/W3165074847
- https://openalex.org/W3165286702
- https://openalex.org/W3173889280
- https://openalex.org/W3177292237
- https://openalex.org/W3184240812
- https://openalex.org/W3193605919
- https://openalex.org/W3195157495
- https://openalex.org/W3208267590
- https://openalex.org/W4205804849
- https://openalex.org/W4213312516
- https://openalex.org/W4291821300