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福建物構所潛在Sn基雜化鈣鈦礦型鐵電半導體研究取得進展

2020-02-27 福建物質結構研究所
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  鐵電半導體材料在智能傳感器、能量轉換和自驅動光電探測方面的潛在應用引起了科研工作者的研究興趣。近年來,鐵電性在有機無機雜化鈣鈦礦體系中受到研究者的關注,這類材料具有優異的載流子輸運特性、特有的可調諧光響應性和溶液可加工性。研究者通過引入大尺寸的有機胺,一系列二維多層雜化鈣鈦礦鐵電體已被成功設計合成,并表現出了優異的光電性能。然而,這些鐵電體大多含有高濃度可威脅人體和生物系統的有毒鉛,限制了其進一步應用。因此,迫切需要研究開發新型無鉛雜化鈣鈦礦鐵電半導體。

  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無機光電功能晶體材料研究員羅軍華團隊在國家自然科學基金重點項目、國家杰出青年基金、中科院戰略性先導專項和副研究員李麗娜主持的國家自然科學基金面上基金等資助下,首次構筑了一例潛在Sn基雜化鈣鈦礦型鐵電半導體。考慮到鈣鈦礦結構的嚴格限制,Sn是有希望取代Pb的候選材料,其可滿足結構配位、電荷平衡和環境友好等條件。研究發現,化合物中無機八面體的扭曲和有機陽離子的有序化協同誘導了該化合物的自發極化,該化合物展現了室溫以上的居里溫度(318 K)和11.76 μC cm–2的自發極化。Sn基雜化鈣鈦礦鐵電體不僅是無鉛的,而且還有望提供半導體特性與鐵電性耦合,以產生獨特的光電性能。相關結果最近以通訊的形式發表在《美國化學會志》 (J. Am. Chem. Soc., 2020, 10.1021/jacs.9b11341)上。

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