Двумерные электреты из ультратонкого MoO₂ с кажущимися пьезоэлектрическими свойствами

После появления графена были созданы разнообразные двумерные материалы в поиске сочетания привлекательных свойств и желательных физико-химических характеристик. Двумерные пьезоэлектрические материалы, обеспечивающие преобразование электрической энергии в механическую и наоборот, могут применяться в датчиках, исполнительных устройствах, системах сбора энергии, растяжимой и гибкой электронике, а также в устройствах хранения энергии. Однако для отнесения материала к пьезоэлектрикам необходимо соблюдение строгих требований к симметрии. В этой работе получены ультратонкие монокристаллические чешуйки оксида молибдена (MoO₂), демонстрирующие неожиданную пьезоэлектрическую реакцию, хотя MoO₂ центросимметричен и не должен обладать собственной пьезоэлектричностью. Показано, что кажущаяся пьезоэлектричность двумерного MoO₂ обусловлена поведением, характерным для электретов: заряды захватываются у дефектов материала и стабилизируются. Вероятно, этот материал представляет собой первый двумерный электрет и открывает путь к искусственному созданию пьезоэлектрических свойств в двумерных кристаллах. Максимальный внеплоскостной пьезоотклик составляет 0,56 пм/В, что сопоставимо с показателями обычных двумерных пьезоэлектрических материалов. Захваченные заряды сохраняют высокую стабильность при комнатной температуре; энергетический барьер захвата составляет около 2 эВ.