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具有鐵電半導(dǎo)體的光電效應(yīng)材料研究
2017-8-28 閱讀(1353)
近日中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室研究員羅軍華領(lǐng)導(dǎo)的無機(jī)光電功能晶體材料研究團(tuán)隊在國家杰出青年基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和海西研究院“團(tuán)隊百人”研究員孫志華主持的國家自然科學(xué)基金委青年基金、中科院海西研究院“春苗人才”專項和福建省杰出青年基金等項目資助下，以三維溴化鉛鈣鈦礦為基礎(chǔ)，通過引入混合有機(jī)陽離子配體的設(shè)計策略，構(gòu)筑了一例具有多層鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鐵電化合物并組裝成光電探測晶體器件。在該晶體結(jié)構(gòu)中，無機(jī)溴化鉛骨架保持了原有的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，有機(jī)陽離子配體則發(fā)生了有序—無序的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，相變過程中偶極子有序排列誘導(dǎo)化合物產(chǎn)生自發(fā)極化；在施加外電場作用下材料的自發(fā)極化能夠發(fā)生翻轉(zhuǎn)，表現(xiàn)出明顯的鐵電性能。同時利用該鐵電晶體組裝的光電探測器表現(xiàn)出良好的探測性能，響應(yīng)時間達(dá)到~150 μs，對晶體本征吸收區(qū)的光輻射可以實現(xiàn)高靈敏度、快速探測。該鐵電化合物不僅為研究人員后續(xù)設(shè)計合成極性光電功能材料提供了一種新的設(shè)計策略，作為一例潛在的光電探測材料，其還將進(jìn)一步拓展無機(jī)/有機(jī)雜化鈣鈦礦材料在太陽能電池、光電探測等方面的應(yīng)用范圍，相關(guān)研究結(jié)果zui近發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem, Int. Ed, 2017, DOI:10.1002/anie.201705836）。團(tuán)隊進(jìn)一步利用鹵素?fù)诫s實現(xiàn)了對該類無機(jī)有機(jī)雜化鈣鈦礦鐵電晶體材料的能帶和極化調(diào)控（相關(guān)結(jié)果zui近發(fā)表在J. Phys. Chem. Lett, 2017, 8, 2012）和通過對稱性破缺誘導(dǎo)極化實現(xiàn)非線性倍頻性能的多級開關(guān)調(diào)控（Chem. Mater, 2017, 29(7), 3251；Chem. Commun, 2017, 53, 7669）。
此前，團(tuán)隊利用固體對稱性破缺結(jié)構(gòu)相變誘導(dǎo)產(chǎn)生極化效應(yīng)的設(shè)計策略構(gòu)筑了一系列極性光電晶體材料（Angew. Chem, Int. Ed, 2012, 51, 3871；Adv. Fuct. Mater, 2012, 22, 4855；Adv. Mater, 2013, 25, 4159，Chem. Mater, 2015, 27, 4493；J. Am. Chem. Soc, 2015, 137, 15560；Adv. Mater, 2015, 27, 4795）；zui近團(tuán)隊將該策略應(yīng)用于無機(jī)/有機(jī)雜化鈣鈦礦鐵電化合物的結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能調(diào)控及光電器件組裝等方面并取得了很好進(jìn)展（Angew. Chem, Int. Ed, 2016, 55, 6545；Angew. Chem, Int. Ed, 2016, 55, 11845）。（來源：中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所）
（a）無機(jī)有機(jī)雜化鈣鈦礦鐵電半導(dǎo)體光電探測晶體材料
（b）對稱性破缺誘導(dǎo)極化實現(xiàn)非線性倍頻性能的多級開關(guān)調(diào)控
