宽谱自驱动光电探测柔性多轴杂化钙钛矿铁电薄膜

日期： 2022-11-14

浏览次数: 26

来源：x-mol

自从在罗息盐中观察到铁电性能以来，具有自发极化效应的铁电体被认为是有前途的电活性材料。与体块陶瓷和单晶相比，薄膜的重量轻、体积小、工作电压低，可以满足小型化电子设备的需求。特别是一些铁电薄膜能够涂覆在柔性基底上，可以承受不规则的机械变形，为制备可穿戴设备提供了很多机会。近日，中国科学院福建物质结构研究所罗军华（点击查看介绍）团队在二维钙钛矿铁电体系中制备了一种柔性自驱动宽谱光电探测器。

作为无机氧化物铁电体的替代者或补充材料，无机有机杂化铁电薄膜具有结构可调性、机械灵活性、易于加工及制备温度低等优点。在实际应用中，铁电体的多极轴属性是重要特性，以便使其自发极化尽可能沿更多方向随着外部施加电场翻转。铁电自发极化产生的内建电场可以促进载流子分离，有利于半导体器光电性能。尽管分子铁电薄膜在非易失性存储和机电耦合方面已经取得了很大的进展，但是具有宽谱光学活性的多极轴铁电薄膜仍然存在一个巨大的空白。这是因为材料吸收光谱的范围越宽，电子运动自由能越大，光激发载流子的漏电电流将会屏蔽晶格畸变引起的铁电极化效应。这严重阻碍了铁电材料在光电子领域的发展。

中科院福建物构所结构化学国家重点实验室“无机光电功能晶体材料”罗军华团队开发的宽谱响应的无机有机杂化钙钛矿自驱动光电探测器弥补了上述空白。他们的设计思路是以三维钙钛矿骨架为模板，采用“降维策略”，通过引入有机基元诱导结构相变，从而获得二维多层钙钛矿铁电体。其中，二维多层无机框架为载流子传输提供了绝佳的机会，而有机基元偶极子的有序无序运动可以产生铁电极化。立足上述策略，成功构筑了一例半导体性能优异且具有宽谱光学活性的二维钙钛矿铁电体（HA2EA2Pb3I10，HA = 正己胺阳离子），其带隙仅为1.83 eV。二维多层杂化钙钛矿很好地平衡了铁电极化性能和宽谱光学吸收之间的矛盾。另外，结构相变产生的对称性破缺分析表明该铁电体具有8个等效的极化方向，超过了经典的无机铁电体钛酸钡（室温下具有6个等效的极化方向）。特别是，通过旋涂法得到的HA2EA2Pb3I10柔性薄膜近似平行于其层状无机框架，表现出优异的面内自发极化。进一步地，在柔性薄膜上实现了自驱动宽谱光电探测，揭示了其在柔性和可穿戴电子设备上的应用潜力。该结果为柔性光电子器件的设计提供了启示，并为拓展分子铁电材料的应用提供了有效途径。

相关研究发表在Journal of the American Chemical Society 期刊上。文章的第一作者是中国科学院福建物质结构研究所博士后韩世国。

上一篇：大连民大董斌教授&北航郭林教授最新Nature Communications：基下一篇：【冶金报头条】干勇：用15年时间实现关键资源和材料自主可控

Hot News / 相关推荐

市催化联盟召开工作交流会议

2025 - 04 - 30

点击次数: 10

2025年4月30日上午，中国工程院院士、中石化（上海）石油化工研究院有限公司院长、上海市催化新材料产业联盟理事长杨为民，在上海石化院热情接待了联盟秘书长、华东理工大学工业催化所所长郭杨龙等一行人员并座谈交流。在交流过程中，郭杨龙秘书长首先就催化联盟去年工作的开展情况以及今年的工作方向作了汇报，包括召开理事会布置相关工作，编写催化新材料产业发展报告，在工博会新材料展上召开新品发布会等，今年将继续围...

市催化联盟召开工作交流会议

2025 - 04 - 30

点击次数: 11

上海光机所在972nm掺Yb石英光纤激光器实现超40mW稳定单频激光输出

2025 - 04 - 30

点击次数: 10

来源：上海光机所近日，中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光与光电功能材料部特种玻璃与光纤研究中心团队首次报道了一种高性能的972 nm单频分布式布拉格反射（DBR）掺镱（Yb³⁺）石英光纤激光器，相关成果以"972 nm single-frequency distributed Bragg reflector Yb³⁺-doped silica fiber las...

厦门稀土材料研究中心在高温热管理及红外管理用稀土基高熵陶瓷纤维开发方面取得新进展

2025 - 04 - 30

点击次数: 10

来源：厦门稀土材料研究中心随着“双碳”目标的提出，减少能源消耗、提高能源效率成为关键议题。开发性能优异的高温隔热材料不仅能够有效缓解工业发展带来的能源压力，还能降低化石能源燃烧二氧化碳温室气体排放的污染，在建筑、制造、航空航天等领域发挥着举足轻重的作用。然而，传统隔热材料因其本征热导率较高且对红外辐射的屏蔽性不足限制其进一步应用。稀土钼酸盐陶瓷具有结构和化学的稳定性以及优异的红外反射性能，是一种极...