中國(guó)粉體網(wǎng)訊  鐵電體作為重要的功能材料已成為凝聚態(tài)物理及固體電子學(xué)領(lǐng)域的重要課題之一，在信息存儲(chǔ)、光電探測(cè)和傳感等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。近年來，有機(jī)-無機(jī)鈣鈦礦蓬勃發(fā)展，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)兼容性和豐富的性能優(yōu)勢(shì)使其在新一代多功能鐵電材料中嶄露頭角。同時(shí)，二維體系突破了容忍因子的限制，可以容納更多類型的有機(jī)配體，有利于發(fā)展新型的鐵電化合物。金屬鹵化雙鈣鈦礦因其環(huán)境友好、載流子壽命長(zhǎng)等特性吸引了人們的注意，為新型鐵電材料的設(shè)計(jì)帶來光明的前景。然而，迄今為止鮮有關(guān)于室溫雙鈣鈦礦鐵電體的報(bào)道。

中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室無機(jī)光電功能晶體材料羅軍華團(tuán)隊(duì)在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家杰出青年基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)和研究員孫志華主持的國(guó)家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年基金、面上基金等資助下，設(shè)計(jì)合成了一例金屬鹵化雙鈣鈦礦室溫鐵電體(CPA)₄AgBiBr₈（CPA是氯丙胺）。氯丙胺分子具有高度扭曲的分子構(gòu)型，這種不對(duì)稱鏈狀配體的引入有利于誘導(dǎo)極性晶體產(chǎn)生較大的偶極矩，同時(shí)為結(jié)構(gòu)相變提供驅(qū)動(dòng)力。研究結(jié)果表明：(CPA)4AgBiBr8是一例室溫鐵電體，自發(fā)極化強(qiáng)度為3.2μC/cm²，外電場(chǎng)作用下的極化翻轉(zhuǎn)過程證實(shí)了其鐵電性能。其中氯丙胺陽離子的有序化與無機(jī)八面體框架扭曲的協(xié)同作用，誘導(dǎo)產(chǎn)生自發(fā)極化。值得關(guān)注的，(CPA)₄AgBiBr₈對(duì)X-射線具有很強(qiáng)響應(yīng)，類似于二維量子阱的有機(jī)-無機(jī)組分交替排列，賦予材料較大的載流子遷移壽命μτ= 1.0×10^-3cm²·V^-1，表明(CPA)₄AgBiBr₈在X-射線檢測(cè)中的潛在應(yīng)用前景。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, DOI: 10.1002/anie.202004235），并被評(píng)為VIP論文。論文第一作者為中國(guó)科學(xué)院大學(xué)碩士研究生郭吳倩。

研究團(tuán)隊(duì)近年來聚焦鐵電半導(dǎo)體材料體系，圍繞材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、晶體制備與光電器件組裝等方面開展研究工作并取得系列進(jìn)展（Angew. Chem., Int. Ed., 2016, 55, 6545；Angew. Chem., Int. Ed., 2016, 55, 11845；Angew. Chem., Int. Ed., 2017, 56, 12150；Angew. Chem. Int. Ed, 2018, 57, 8140；Angew. Chem., Int. Ed, 2018, 57, 16764; Angew. Chem. Int. Ed, 2018, 57, 98336； Angew. Chem. Int. Ed, 2019, 58, 14504；Angew. Chem. Int. Ed, 2019, 58, 15757; Angew. Chem. Int. Ed, 2020, 59, 3429; J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 6806；J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 2623; J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 3812; J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7693; J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 12470）。

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）

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