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中心高居里温度多层杂化钙钛矿光铁电体研究取得进展

发表日期：2022-01-06 字体：【 大， 中， 小 】

图：引入芳香族阳离子设计高居里温度二维多层杂化钙钛矿光铁电体
　　近年来，结合了铁电特性和优异的半导体性能的二维多层杂化钙钛矿光铁电体，表现出丰富的物理性能（铁电光伏效应、光折变、光致形变效应和铁电光伏效应等），在下一代光电器件中具有重要的应用前景。然而，二维多层杂化钙钛矿铁电的居里温度的有效调节仍然是具有很大挑战性的，特别是其中的非铅二维多层双钙钛矿光铁电体，其性能研究一直受到现有材料居里温度过低的制约，如何有效提高其居里温度仍然是当前该领域研究需要解决的一个重要问题。
　　对于有机无机杂化钙钛矿铁电体，有机阳离子的有序-无序运动是驱动铁电相变的关键因素，提高这种旋转驱动的杂化钙钛矿铁电的相变能垒可以显著提高其居里温度。在此前研究基础上，中心罗军华研究员团队通过向体系内引入大尺寸芳香族阳离子的分子设计策略，成功发展了一种具有高居里温度的“绿色”非铅双层杂化钙钛矿光铁电体，(C6H5CH2NH3)2CsAgBiBr7，其相变居里温度和饱和极化强度分别达到了483 K和10.5C·cm-2，其高居里温度在目前报道的二维多层杂化钙钛矿铁电体中是最高的，极大拓宽了这类铁电体的工作温度。与南京大学陈爽老师团队合作进行的理论计算分析发现，该化合物的高居里温度来源于晶体结构中芳香族阳离子引起的高相变能垒。此外，得益于结构特性和铁电引起的体光伏效应，该化合物还表现出了优秀的光电性能，其单晶器件表现出大的光电探测开/关比(104)和明显的零偏压光电流。这一工作首次报道了具有高居里温度(483 K)的多层杂化非铅双金属钙钛矿光铁电体，为合理设计具有优异半导体性能的高居里温度光铁电材料提供了新思路。相关研究结果发表在《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc.2021, 143, 15900-15906.）。
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