鈣鈦礦極性晶體:能夠自發極化

2020-11-26 科技世界網

極性晶體作為光電功能材料的重要組成部分，在非線性光學、壓電器件、熱釋電探測器和鐵電信息存儲等方面有著廣闊的應用前景。其中自發極化是極性晶體材料的本質核心，設計組裝具有強極化效應的化合物是研製光電功能晶體材料的有效途徑。

中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室和中科院光電材料化學與物理重點實驗室研究員羅軍華領導的無機光電功能晶體材料研究團隊在國家傑出青年基金、中科院戰略性先導科技專項、海西研究院「團隊百人」研究員孫志華主持的中科院海西研究院「春苗人才」專項和福建省傑出青年基金等項目資助下，基於固體相變誘導極化效應的策略，構築了一例具有類鈣鈦礦結構的極性化合物。在該晶體材料的結構組成中，無機金屬骨架沿著<111>方向表現出零維的類鈣鈦礦結構，相變過程中發生了構型扭曲；有機陽離子則產生無序-有序的結構變化，兩者之間相互協同誘導材料產生強的自發極化效應。利用外加電場作用，該材料的自發極化可以發生翻轉，表現出明顯的鐵電性能；進一步研究還發現該化合物表現出溫度依賴的電導率和光電導等半導體性能。相關研究結果發表在《德國應用化學》（Angew. Chem., Int. Ed. 2016, DOI:10.1002/anie.201606079）。

作為一例鐵電半導體材料，該極性化合物的成功製備將拓展無機-有機雜化材料在太陽能電池、光電探測等方面的潛在應用。此前該研究團隊基於固體相變對稱性破缺誘導極化效應的設計策略，構築了一例無機有機雜化鐵電光伏晶體材料(Angew. Chem., Int. Ed., 2016, 55, 6545)。

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