光鐵電體是光生載流子與鐵電極化相互耦合表現(xiàn)出優(yōu)異光電性能的一類(lèi)鐵電材料，在下一代光電器件中具有應(yīng)用前景。光鐵電體展現(xiàn)自發(fā)極化和半導(dǎo)體光電導(dǎo)特性，表現(xiàn)出豐富的物理性能，特別是光輻照下產(chǎn)生新穎的光鐵電現(xiàn)象，如鐵電光伏效應(yīng)、光折變和光致形變效應(yīng)等。

二維多層有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦具有結(jié)構(gòu)的易于設(shè)計(jì)性、穩(wěn)定性及良好的半導(dǎo)體屬性，為構(gòu)造新一類(lèi)二維光鐵電體材料提供了平臺(tái)。有效提高二維多層光鐵電體的居里溫度，并進(jìn)一步推進(jìn)其器件的實(shí)際應(yīng)用，是當(dāng)前光鐵電體材料研究一個(gè)重要方向。

近期，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(wú)機(jī)光電功能晶體材料”研究員羅軍華團(tuán)隊(duì)利用精確分子工程修飾的策略，發(fā)展了具有高居里溫度的二維鈣鈦礦光鐵電體。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)溴原子取代有機(jī)基元中的氫原子構(gòu)筑的二維鈣鈦礦材料不僅保持原有的極性結(jié)構(gòu)，其鐵電相變居里溫度也有了顯著提高（ΔT = 85.4 K）。進(jìn)一步單晶結(jié)構(gòu)與理論計(jì)算分析表明，有機(jī)基元與無(wú)機(jī)骨架之間鹵素的相互作用以及重的鹵素原子導(dǎo)致了鐵電相變能壘提高，從而增加了光鐵電體的居里溫度。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合鐵電極化的本質(zhì)以及鈣鈦礦材料優(yōu)異的半導(dǎo)體特性，基于鈣鈦礦單晶器件，在其晶體學(xué)極軸方向獲得了明顯鐵電光伏效應(yīng)。  

分子設(shè)計(jì)獲得高居里溫度“光鐵電體”

該研究為設(shè)計(jì)具有高居里溫度的光鐵電體提供了新思路，相關(guān)成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c00459