Achieving Ultrahigh Piezoelectricity in Organic–Inorganic Vacancy-Ordered Halide Double Perovskites for Mechanical Energy Harvesting

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作者
Guangguang Huang,Asif Abdullah Khan,Md. Masud Rana,Chao Xu,Chunlei Wang,Resul Saritas,Steven Zhang,Eihab Abdel-Rahmand,Pascal Turban,Soraya Ababou‐Girard,Chunlei Wang,Dayan Ban
出处
期刊:ACS energy letters [American Chemical Society]
卷期号:6 (1): 16-23 被引量:37
标识
DOI:10.1021/acsenergylett.0c02200
摘要

Piezoelectric charge coefficient (d33) and piezoelectric voltage coefficient (g33) are the two most critical parameters that define output performance of piezoelectric nanogenerators (PNGs). Herein, we propose a vacancy-ordered double perovskite of TMCM2SnCl6 (where TMCM is trimethylchloromethylammonium) with a large d33 of 137 pC/N and g33 of 980 × 10–3 V·m/N. The piezoelectric coefficients are considered from the halogen-bonding-mediated synergistic movements of atomic displacement in inorganic [SnCl6]2– octahedrons, as well as the molecular rotation of organic TMCM+, which is revealed by a combined density functional theory (DFT) and experimental study. The TMCM2SnCl6 possesses a high saturated polarization (Ps) of 8.7 μC/cm2, a high Curie temperature (Tc) of 365 K, and a low coercive field (Ec) of 0.6 kV/cm. The output voltage (Voc) and current (Isc) of the PNGs are 81 V and 2 μA at an applied mechanical excitation of (4.9 N, 40 Hz). We hope this work will provide guidance in energy harvesting by innovatively designing highly piezoelectric perovskites for the PNGs.

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