The synthesis of piezoelectric two-dimensional (2D) materials is very attractive for implementing advanced energy harvesters and transducers, as these materials provide enormously large areas for the exploitation of the piezoelectric effect. Among all 2D materials, molybdenum disulfide (MoS2) has shown the largest piezoelectric activity. However, all research papers in this field studied just a single material, and this may raise concerns because different setups could provide different values depending on experimental parameters (e.g., probes used and areas analyzed). By using conductive atomic force microscopy, here we in situ demonstrate that the piezoelectric currents generated in MoS2 are gigantic (65 mA/cm2), while the same experiments in graphene just showed noise currents. These results provide the most reliable comparison yet reported on the piezoelectric effect in graphene and MoS2.

1.
H. A.
Sodano
,
D. J.
Inman
, and
G.
Park
,
J. Intell. Mater. Syst. Struct.
16
,
799
(
2005
).
2.
C. N. R.
Rao
,
K.
Gopalakrishnan
, and
U.
Maitra
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
7
,
7809
(
2015
).
3.
S.
Chandratre
and
P.
Sharma
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
023114
(
2012
).
4.
M. T.
Ong
and
E. J.
Reed
,
ACS Nano
6
(
2
),
1387
(
2012
).
5.
K. H.
Michel
and
B.
Verberck
,
Phys. Rev. B
83
(
11
),
115328
(
2011
).
6.
W.
Wu
,
L.
Wang
,
Y. L.
Li
,
F.
Zhang
,
L.
Lin
,
S.
Niu
,
D.
Chenet
,
X.
Zhang
,
Y.
Hao
,
T. F.
Heinz
,
J.
Hone
, and
Z. L.
Wang
,
Nature
514
,
470
(
2014
).
7.
S. K.
Kim
,
R.
Bhatia
,
T. H.
Kim
,
D.
Seol
,
J. H.
Kim
, and
H.
Kim
,
Nano Energy
22
,
483
(
2016
).
8.
J. J.
Qi
,
Y. W.
Lan
,
A. Z.
Stieg
,
J. H.
Chen
,
Y. L.
Zhong
,
L. J.
Li
,
C. D.
Chen
,
Y.
Zhang
, and
K. L.
Wang
,
Nat. Commun.
6
,
7430
(
2015
).
9.
H. Y.
Zhu
,
Y.
Wang
,
J.
Xiao
,
M.
Liu
,
S. M.
Xiong
,
Z. J.
Wong
,
Z. L.
Ye
,
Y.
Ye
,
X. B.
Yin
, and
X.
Zhang
,
Nat. Nanotechnol.
10
,
151
(
2015
).
10.
S.
Manzeli
,
A.
Allain
,
A.
Ghadimi
, and
A.
Kis
,
Nano Lett.
15
,
5330
(
2015
).
11.
K. S.
Kim
,
Y.
Zhao
,
H.
Jang
,
S. Y.
Lee
,
J. M.
Kim
,
K. S.
Kim
,
J.-H.
Ahn
,
P.
Kim
,
J.-Y.
Choi
, and
B. H.
Hong
,
Nature
457
,
706
(
2009
).
12.
X.
Li
,
W.
Cai
,
J.
An
,
S.
Kim
,
J.
Nah
,
D.
Yang
,
R.
Piner
,
A.
Velamakanni
,
I.
Jung
,
E.
Tutuc
,
S. K.
Banerjee
,
L.
Colombo
, and
R. S.
Ruoff
,
Science
324
,
1312
(
2009
).
13.
J. W.
Suk
,
A.
Kitt
,
C. W.
Magnuson
,
Y.
Hao
,
S.
Ahmed
,
J.
An
, and
A. K.
Swan
,
ACS Nano
5
,
6916
(
2011
).
14.
W.
Regan
,
N.
Alem
,
B.
Aleman
,
B.
Geng
,
C.
Girit
,
L.
Maserati
,
F.
Wang
,
M.
Crommie
, and
A.
Zettl
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
113102
(
2010
).
15.
A.
Castellanos-Gomez
,
M.
Barkelid
,
A. M.
Goossens
,
V. E.
Calado
,
H. S. J.
van der Zant
, and
G. A.
Steele
,
Nano Lett.
12
,
3187
(
2012
).
16.
M.
Buscema
,
M.
Barkelid
,
V.
Zwiller
,
H. S. J.
van der Zant
, and
G. A.
Steele
,
Nano Lett.
13
,
358
(
2013
).
17.
A. C.
Ferrari
,
J. C.
Meyer
,
V.
Scardaci
,
C.
Casiraghi
,
M.
Lazzeri
,
F.
Mauri
,
S.
Piscanec
,
D.
Jiang
,
K. S.
Novoselov
, and
S.
Roth
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
187401
(
2006
).
18.
M. A.
Pimenta
,
E.
del Corro
,
B. R.
Carvalho
,
C.
Fantini
, and
L. M.
Malard
,
Acc. Chem. Res.
48
,
41
(
2015
).
19.
Y. Y.
Wang
,
Z. H.
Ni
,
T.
Yu
,
Z. X.
Shen
,
H. M.
Wang
, and
Y. H.
Wu
,
J. Phys. Chem. C
112
(
29
),
10637
(
2008
).
20.
S. Z.
Butler
,
S. M.
Hollen
,
L. Y.
Cao
,
Y.
Cui
,
J. A.
Gupta
,
H. R.
Gutierrez
,
T. F.
Heinz
,
S. S.
Hong
,
J. X.
Huang
,
A. F.
Ismach
,
E.
Johnston-Halperin
,
M.
Kuno
,
V. V.
Plashnitsa
,
R. D.
Robinson
,
R. S.
Ruoff
,
S.
Salahuddin
,
J.
Shan
,
L.
Shi
,
M. G.
Spencer
,
M.
Terrones
,
W.
Windl
, and
J. E.
Goldberger
,
ACS Nano
7
,
2898
(
2013
).
21.
C.
Lee
,
H.
Yan
,
L. E.
Brus
,
T. F.
Heinz
,
J.
Hone
, and
S.
Ryu
,
ACS Nano
4
(
5
),
2695
(
2010
).
22.
M.
Lanza
,
M.
Reguant
,
G.
Zou
,
P.
Lv
,
H.
Li
, and
R.
Chin
,
Adv. Mater. Interfaces
1
(
5
),
1300101
(
2014
).
23.
A. P.
Nayak
,
S.
Bhattacharyya
,
J.
Zhu
,
J.
Liu
,
X.
Wu
,
T.
Pandey
,
C.
Jin
,
A. K.
Singh
,
D.
Akinwande
, and
J. F.
Lin
,
Nat. Commun.
5
,
3731
(
2014
).
24.
J.
Zhang
,
C.
Wang
, and
C.
Bowen
,
Nanoscale
6
(
22
),
13314
(
2014
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.