Piezoelectric effects and electromechanical theories at the nanoscale

Nanoscale

Volumn 6, Issue 22, 2014, Pages 13314-13327

  Zhang, Jin ^a   Wang, Chengyuan ^a   Bowen, Chris ^b  

^a SWANSEA UNIVERSITY   (United Kingdom)

^b University of Bath   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CRYSTALLOGRAPHY; LOADING; NANOSTRUCTURED MATERIALS; NANOTECHNOLOGY;

ELECTROMECHANICAL EFFECTS; ELECTROMECHANICAL THEORY; LOADING CONDITION; NANO-SCALE MEASUREMENTS; PIEZOELECTRIC COEFFICIENT; PIEZOELECTRIC PROPERTY; SMART NANODEVICES; SURFACE PIEZOELECTRICITIES;

PIEZOELECTRICITY;

EID: 84911433692     PISSN: 20403364     EISSN: 20403372     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4nr03756a     Document Type: Review

References (171)

1. H. W. Kroto J. R. Heath S. C. O'Brien R. F. Curl R. E. Smalley Nature 1985 318 162
2. S. Iijima Nature 1991 354 56
3. T. W. Ebbesen P. M. Ajayan Nature 1992 358 220
4. A. K. Geim K. S. Novoselov Nat. Mater. 2007 6 183
5. Z. L. Wang Mater. Sci. Eng., R 2009 64 33
6. M. Faucher B. Grimbert Y. Cordier N. Baron A. Wilk H. Lahreche P. Bove M. François P. Tilmant T. Gehin C. Legrand M. Werquin L. Buchaillot C. Gaquière D. Théron Appl. Phys. Lett. 2009 94 233506
7. M. B. Smith K. Page T. Siegrist P. L. Redmond E. C. Walter R. Seshadri L. E. Brus M. L. Steigerwald J. Am. Chem. Soc. 2008 130 6955
8. S. Dunn J. Appl. Phys. 2003 94 5964
9. Z. L. Wang J. H. Song Science 2006 312 242
10. H. D. Espinosa R. A. Bernal M. Minary-Jolandan Adv. Mater. 2012 24 4656
11. X. Q. Fang J. X. Liu V. Gupta Nanoscale 2013 5 1716
12. Z. L. Wang Adv. Mater. 2007 19 889
13. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Perovskite.svg
14. J. W. Hong D. N. Fang Appl. Phys. Lett. 2008 92 012906
15. M. Ahart M. Somayazulu R. E. Cohen P. Ganesh P. Dera H.-K. Mao R. J. Hemley Y. Ren P. Liermann Z. Wu Nature 2008 451 545
16. R. E. Cohen Nature 1993 362 213
17. R. E. Cohen Nature 1992 358 136
18. J. F. Scott Science 2007 315 954
19. J. F. Scott, Ferroelectric Memories, Springer, Berlin, 2000
20. M. Cernea B. S. Vasile C. Capiani A. Ioncea C. Galassi J. Eur. Ceram. Soc. 2012 32 133
21. J. Pu X. Yan Y. Jiang C. Chang L. Lin Sens. Actuators, A 2010 164 131
22. J. X. Zhang J. Y. Dai L. C. So C. L. Sun C. Y. Lo S. W. Or H. L. Chan J. Appl. Phys. 2009 105 054102
23. J. F. Capsal E. Dantras J. Dandurand C. Lacabanne J. Non-Cryst. Solids 2011 357 3410
24. X. Chen S. Xu N. Yao Y. Shi Nano Lett. 2010 10 2133
25. K. J. Alvine V. Shutthanandan B. W. Arey C. Wang W. D. Bennett S. G. Pitman J. Appl. Phys. 2012 112 013533
26. Y. Qi N. T. Jafferis K. Lyons C. M. Lee H. Ahmad M. C. McAlpine Nano Lett. 2010 10 524
27. J. E. Spanier A. M. Kolpak J. J. Urban I. Grinberg L. Ouyang W. S. Yun A. M. Rappe H. Park Nano Lett. 2006 6 735
28. K. I. Park S. Xu Y. Liu G. T. Hwang S. L. Kang Z. L. Wang K. J. Lee Nano Lett. 2010 10 4939
29. http://en.wikipedia.org/wiki/Wurtzite-crystal
30. E. Comini G. Faglia G. Sberveglieri Z. Pan Z. L. Wang Appl. Phys. Lett. 2002 81 1869
31. Y. Xi C. G. Hu X. Y. Han Y. F. Xiong P. X. Gao G. B. Liu Solid State Commun. 2007 141 506
32. X. D. Bai P. X. Gao Z. L. Wang E. G. Wang Appl. Phys. Lett. 2003 82 4806
33. X. D. Wang J. Zhou J. H. Song J. Liu N. S. Xu Z. L. Wang Nano Lett. 2006 6 2768
34. J. S. Dodds F. N. Meyers K. J. Loh IEEE Sens. J. 2012 12 1889
35. Y. Sun G. M. Fuge N. A. Fox D. J. Riley M. N. R. Ashfold Adv. Mater. 2005 17 2477
36. X. Wang J. Song Z. L. Wang J. Mater. Chem. 2007 17 711
37. W. Y. Wang Y. P. Xu D. F. Zhang X. L. Chen Mater. Res. Bull. 2001 36 2155
38. S. Zhao M. G. Kibria Q. Wang H. P. T. Nguyen Z. Mi Nanoscale 2013 5 5283
39. C. Hemmingsson G. Pozina S. Khromov B. Monemar Nanotechnology 2011 22 085602
40. R. M. Yu L. Dong C. F. Pan S. M. Niu H. F. Liu W. Liu S. J. Chua D. Z. Chi Z. L. Wang Adv. Mater. 2012 24 3532
41. http://www.grad.ucl.ac.uk/comp/2007-2008/research/gallery/index.pht?entryID=88
42. Z. Y. Wu I. J. Chen Y. F. Lin S. P. Chiu F. R. Chen J. J. Kai J. J. Lin W. B. Jian New J. Phys. 2008 10 033017
43. J. X. Wang X. W. Sun Y. Yang C. M. L. Wu Nanotechnology 2009 20 465501
44. Z. Xu J. Y. Hwang B. Li X. Huang H. Wang J. Org. Mater. 2008 60 29
45. C. J. Hu Y. H. Lin C. W. Tang M. Y. Tsai W. K. Hsu H. F. Kuo Adv. Mater. 2011 23 2941
46. C. C. Lin B. T. T. Chu G. Tobias S. Sahakalkan S. Roth M. L. H. Green S. Y. Chen Nanotechnology 2009 20 105703
47. J. Zhang R. J. Wang C. Y. Wang Physica E 2012 46 105
48. K. A. N. Duerloo M. T. Ong E. J. Reed J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 2871
49. E. J. Mele P. Kral Phys. Rev. Lett. 2002 88 056803
50. R. Chowdhury S. Adhikari F. Scarpa Physica E 2010 42 2036
51. A. Loiseau F. Willaime N. Demoncy N. Schramchenko G. Hug C. Colliex H. Pascard Carbon 1998 36 743
52. D. Srivastava M. Menon K. Cho Comput. Sci. Eng. 2001 3 42
53. A. Loiseau F. Willaime N. Demoncy G. Hug H. Pascard Phys. Rev. Lett. 1996 76 4737
54. D. Golberg Y. Bando M. Eremets K. Takemura K. Kurashima H. Yusa Appl. Phys. Lett. 1996 69 2045
55. C. Y. Zhi Y. Bando C. C. Tang D. Golberg Mater. Sci. Eng., R 2011 70 92
56. J. S. Wang C. H. Lee Y. K. Yap Nanoscale 2010 2 2028
57. K. S. Novoselov D. Jiang F. Schedin T. J. Booth V. V. Khotkevich S. V. Morozov A. K. Geim Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 10451
58. J. N. Coleman M. Lotya A. O'Neill S. D. Bergin P. J. King U. Khan K. Young A. Gaucher S. De R. J. Smith Science 2011 331 568
59. B. Radisavljevic A. Radenovic J. Brivio V. Giacometti A. Kis Nat. Nanotechnol. 2011 6 147
60. Y. H. Lee X. Q. Zhang W. Zhang M. T. Chang C. T. Lin K. D. Chang Y. C. Yu J. T. W. Wang C. S. Chang L. J. Li T. W. Lin Adv. Mater. 2012 24 2320
61. Q. H. Wang K. Kalantar-Zadeh A. Kis J. N. Coleman M. S. Strano Nat. Nanotechnol. 2012 7 699
62. K. S. Novoselov A. K. Geim S. V. Morozov D. Jiang M. I. Katsnelson I. V. Grigorieva S. V. Dubonos A. A. Firsov Nature 2005 438 197
63. C. Lee X. Wei J. W. Kysar J. Hone Science 2008 321 385
64. S. Chandratre P. Sharma Appl. Phys. Lett. 2012 100 023114
65. M. Zelisko Y. Hanlumyuang S. Yang Y. Liu C. Lei J. Li P. M. Ajayan P. Sharma Nat. Commun. 2014 5 4284
66. M. T. Ong E. J. Reed ACS Nano 2012 6 1387
67. M. T. Ong K. A. N. Duerloo E. J. Reed J. Phys. Chem. C 2013 117 3615
68. Z. Y. Chang W. Y. Yan J. Shang J. Z. Liu Appl. Phys. Lett. 2014 105 023103
69. D. A. Scrymgeour J. W. P. Hsu Nano Lett. 2008 8 2204
70. T. D. Nguyen J. M. Nagarah Y. Qi S. S. Nonnenmann A. V. Morozov S. Li C. B. Arnold M. C. McAlpine Nano Lett. 2010 10 4595
71. Z. Wang J. Hu A. P. Suryavanshi K. Yum M. F. Yu Nano Lett. 2007 7 2966
72. S. X. Dai M. L. Dunn H. S. Park Nanotechnology 2010 21 445707
73. S. X. Dai M. Gharbi P. Sharma H. S. Park J. Appl. Phys. 2011 110 104305
74. S. X. Dai H. S. Park J. Mech. Phys. Solids 2013 61 385
75. Y. H. Zhang J. W. Hong B. Liu D. N. Fang Nanotechnology 2010 21 015701
76. K. Momeni G. M. Odegard R. S. Yassar Acta Mater. 2012 60 5117
77. J. Zhang C. Y. Wang R. Chowdhury S. Adhikari Scr. Mater. 2013 68 627
78. J. Zhang C. Y. Wang S. Adhikari J. Appl. Phys. 2013 114 174306
79. M. T. Hoang J. Yvonnet A. Mitrushchenkov G. Chambaud J. Appl. Phys. 2013 113 014309
80. K. K. Korir G. Cicero A. Catellani Nanotechnology 2013 24 475401
81. R. Agrawal H. D. Espinosa Nano Lett. 2011 11 786
82. S. M. Nakhmanson A. Calzolari V. Meunier J. Bernholc M. Buongiorno Nardelli Phys. Rev. B: Condens. Matter 2003 67 235406
83. A. Jafari A. A. Khatibi M. M. Mashhadi J. Comput. Theor. Nanosci. 2012 9 461
84. V. V. Kochervinskii Crystallogr. Rep. 2003 48 649
85. M. Zgonik P. Bernasconi M. Duelli R. Chlesser P. Gunter M. H. Garrett D. Rytz Y. Zhu X. Wu Phys. Rev. B: Condens. Matter 1994 50 5941
86. D. Damjanovic F. Brem N. Setter Appl. Phys. Lett. 2002 80 652
87. G. Carlotti G. Socino A. Petri E. Verona Appl. Phys. Lett. 1987 51 1889
88. M. H. Zhao Z. L. Wang S. X. Mao Nano Lett. 2004 4 587
89. H. S. Zhang T. Zhou G. F. Xie J. X. Cao Z. Q. Yang Appl. Phys. Lett. 2014 104 241908
90. K. A. N. Duerloo E. J. Reed Nano Lett. 2013 13 1681
91. K. H. Michel B. Verberck Phys. Rev. B: Condens. Matter 2011 83 115328
92. K. H. Michel B. Verberck Phys. Status Solidi B 2011 248 2720
93. Y. L. Li Y. Rao K. F. Mak Y. M. You S. Y. Wang C. R. Dean T. F. Heinz Nano Lett. 2013 13 3329
94. I. D. Kim Y. Avrahami H. L. Tuller Y. B. Park M. J. Dicken H. A. Atwater Appl. Phys. Lett. 2005 86 192907
95. Z. W. Pan Z. R. Dai Z. L. Wang Science 2001 291 1947
96. X. Y. Kong Z. L. Wang Nano Lett. 2003 3 1625
97. J. Zhang C. Y. Wang S. Adhikari J. Phys. D: Appl. Phys. 2013 46 235303
98. N. Sai E. J. Mele Phys. Rev. B: Condens. Matter 2003 68 241405
99. C. R. Bowen J. Taylor E. LeBoulbar D. Zabek A. Chauhan R. Vaish Energy Environ. Sci. 2014 10.1039/c4ee01759e
100. Q. Peng R. E. Cohen Phys. Rev. B: Condens. Matter 2011 83 220103
101. M. J. Haun E. Furman S. J. Jang L. E. Cross Ferroelectrics 1989 99 63
102. J. W. Hong D. N. Fang J. Appl. Phys. 2008 104 064118
103. J. V. Lauritsen S. Porsgaard M. K. Rasmussen M. C. R. Jensen R. Bechstein K. Meinander B. S. Clausen S. Helveg R. Wahl G. Kresse F. Besenbacher ACS Nano 2011 5 5987
104. J. Zhang C. Y. Wang Europhys. Lett. 2014 105 28004
105. Y. Gao Z. L. Wang Nano Lett. 2007 7 2499
106. Z. Z. Shao L. Y. Wen D. M. Wu X. F. Wang X. A. Zhang S. L. Chang J. Phys. D: Appl. Phys. 2010 43 245403
107. X. Liang S. P. Shen Smart Mater. Struct. 2012 21 015001
108. M. A. Schubert S. Senz M. Alexe D. Hesse U. Gosele Appl. Phys. Lett. 2008 92 122904
109. C. Falconi G. Mantinia A. D. Amico Z. L. Wang Sens. Actuators, B 2009 139 511
110. C. L. Sun J. Shi X. D. Wang J. Appl. Phys. 2010 108 034309
111. H. J. Xiang J. L. Yang J. G. Hou Q. S. Zhu Appl. Phys. Lett. 2006 89 223111
112. R. E. Miller V. B. Shenoy Nanotechnology 2000 11 139
113. J. He C. M. Lilley Nano Lett. 2008 8 1798
114. G. F. Wang X. Q. Feng Appl. Phys. Lett. 2009 94 141913
115. J. Zhang C. Y. Wang R. Chowdhury S. Adhikari Appl. Phys. Lett. 2012 101 093109
116. J. Zhang Europhys. Lett. 2012 99 56003
117. C. Q. Chen Y. Shi Y. S. Zhang J. Zhu Y. J. Yan Phys. Rev. Lett. 2006 96 075505
118. F. Xu Q. Qin A. Mishra Y. Gu Y. Zhu Nano Res. 2010 3 271
119. G. Y. Huang S. W. Yu Phys. Status Solidi B 2006 243 R22
120. Y. H. Zhang J. W. Hong B. Liu D. N. Fang Nanotechnology 2009 20 405703
121. Z. Yan L. Y. Jiang J. Phys. D: Appl. Phys. 2010 44 075404
122. Z. Yan L. Y. Jiang Nanotechnology 2011 22 245703
123. Y. H. Li B. Fang J. Z. Zhang J. Z. Song J. Appl. Phys. 2011 110 114303
124. J. Zhang C. Y. Wang J. Appl. Phys. 2012 111 094303
125. J. Zhang C. Y. Wang S. Adhikari J. Phys. D: Appl. Phys. 2012 45 285301
126. J. Zhang C. Y. Wang W. Chen Meccanica 2014 49 181
127. S. Shen S. Hu J. Mech. Phys. Solids 2010 58 665
128. Y. Huang J. Wu K. C. Hwang Phys. Rev. B: Condens. Matter 2006 74 245413
129. M. R. He Y. Shi W. Zhou J. W. Chen Y. J. Yan J. Zhu Appl. Phys. Lett. 2009 95 091912
130. M. S. Majdoub P. Sharma T. Cagin Phys. Rev. B: Condens. Matter 2008 77 125424
131. G. Catalan L. J. Sinnamon J. M. Gregg J. Phys.: Condens. Matter 2004 16 2253
132. D. Lee A. Yoon S. Y. Jang J. G. Yoon J. S. Chung M. Kim J. F. Scott T. W. Noh Phys. Rev. Lett. 2011 107 057602
133. H. Zhou J. W. Hong Y. H. Zhang F. X. Li Y. M. Pei D. N. Fang Physica B 2012 407 3377
134. E. A. Eliseev A. N. Morozovska M. D. Glinchuk R. Blinc Phys. Rev. B: Condens. Matter 2009 79 165433
135. W. H. Ma L. E. Cross Appl. Phys. Lett. 2001 79 4420
136. W. H. Ma L. E. Cross Appl. Phys. Lett. 2006 88 232902
137. R. Maranganti P. Sharma Phys. Rev. B: Condens. Matter 2009 80 054109
138. J. W. Hong G. Catalan J. F. Scott E. Artacho J. Phys.: Condens. Matter 2010 22 112201
139. I. Ponomareva A. K. Tagantsev L. Bellaiche Phys. Rev. B: Condens. Matter 2012 85 104101
140. R. Maranganti N. D. Sharma P. Sharma Phys. Rev. B: Condens. Matter 2006 74 014110
141. S. L. Hu S. P. Shen Sci. China, Ser. G 2010 53 1497
142. R. D. Mindlin Int. J. Solids Struct. 1968 4 637
143. Q. Deng M. Kammouna A. Erturk P. Sharma Int. J. Solids Struct. 2014 51 3218
144. M. C. Ray J. Appl. Mech., Trans ASME 2014 81 091002
145. M. S. Majdoub P. Sharma T. Cagin Phys. Rev. B: Condens. Matter 2008 78 121407(R)
146. Z. Yan L. Y. Jiang J. Appl. Phys. 2013 113 194102
147. Z. Yan L. Y. Jiang J. Phys. D: Appl. Phys. 2013 46 355502
148. M. Marvan A. Havranek Prog. Colloid Polym. Sci. 1988 78 33
149. A. G. Petrov Biochim. Biophys. Acta 2002 1561 125
150. M. Dansachmuller I. Minev P. Bartu I. Graz N. Arnold S. Bauer Appl. Phys. Lett. 2007 91 222906
151. I. Graz M. Kaltenbrunner C. Keplinger R. Schwodiauer S. Bauer S. P. Lacour S. Wagner Appl. Phys. Lett. 2006 89 073501
152. Q. Deng L. P. Liu P. Sharma Phys. Rev. E: Stat. Phys., Plasmas, Fluids, Relat. Interdiscip. Top. 2014 90 012603
153. Q. Deng L. P. Liu P. Sharma J. Mech. Phys. Solids 2014 62 209
154. P. Mohammadi L. P. Liu P. Sharma J. Appl. Mech., Trans ASME 2014 81 011007
155. A. C. Eringen J. Appl. Phys. 1983 54 4703
156. A. C. Eringen, Nonlocal Continuum Field Theories, Springer-Verlag, New York, 2002
157. C. Y. Wang T. Murmu S. Adhikari Appl. Phys. Lett. 2011 98 153101
158. C. Y. Wang J. Zhang Y. Q. Fei T. Murmu Int. J. Mech. Sci. 2012 58 86
159. B. Arash Q. Wang Comput. Mater. Sci. 2013 51 303
160. Z. G. Zhou B. Wang Int. J. Eng. Sci. 2002 40 303
161. Z. G. Zhou L. Z. Wu S. Y. Du Eur. J. Mech. A/Solids 2006 25 793
162. Z. G. Zhou S. Y. Du L. Z. Wu Compos. Struct. 2007 78 575
163. L. L. Ke Y. S. Wang Z. D. Wang Compos. Struct. 2012 94 2038
164. L. L. Ke Y. S. Wang Smart Mater. Struct. 2012 21 025018
165. C. Liu L. L. Ke Y. S. Wang J. Yang S. Kitipornchai Compos. Struct. 2013 16 167
166. J. Zhang C. Y. Wang S. Adhikari IEEE Trans. Nanotechnol. 2014 13 600
167. Y. Yang W. Guo X. Wang Z. Wang J. Qie Y. Zhang Nano Lett. 2012 12 1919
168. J. Zhang Appl. Phys. Lett. 2014 104 253110
169. Y. Yang W. Guo K. C. Pradel G. Zhu Y. Zhou Y. Zhang Y. Hu L. Lin Z. L. Wang Nano Lett. 2012 12 2833
170. Y. Yang S. Wang Y. Zhang Z. L. Wang Nano Lett. 2012 12 6408
171. Y. Yang J. H. Jung B. K. Yun F. Zhang K. C. Pradel W. Guo Z. L. Wang Adv. Mater. 2012 24 5357