厘米级无铅卤化物双钙钛矿单晶实现铁弹性相变触发介电开关性质

在铅基卤化物钙钛矿突破性发展的推动下,卤化物双钙钛矿因其环境友好、丰富的物理化学性能和结构可调性而成为杰出的多用途材料.尽管卤化物双钙钛矿的研究取得了飞速的进展,但在这个吸引人的钙钛矿家族中对可切换电介质的探索仍然很少.本工作通过溶液冷却法成功地生长了单层卤化物双钙钛矿(3-溴丙胺)_(4)AgBiBr_(8)(1)的大尺寸单晶,其尺寸达20 mm×17 mm×5 mm.它经历了由Aizu符号定义的mmm F2/m的铁弹性相变,通过结构分析可知该铁弹相变是八面体畸变和柔性分子运动协同作用的结果.值得注意的是,它在373 K附近具有理想的铁弹性相变触发的可切换电介质性能,可以在两个稳定的电介质状态之间切换.而且,1展现出间接带隙半导体特性和X射线响应,其中在40 V的偏压下1的灵敏度高达517μC Gy_(air)^(-1)cm^(-2).这项工作为具有智能功能的无铅卤化物双钙钛矿提供了一条有效的应用路径.

大尺寸二维卤化物钙钛矿铁电晶体的生长及偏振光电探测性能研究

低维半导体材料,尤其是近些年快速发展的二维卤化物钙钛矿材料,因其固有的结构各向异性、独特的量子限域效应和优异的半导体特性,在偏振光电探测等领域展现出巨大的应用潜力.其中,铁电极化所产生的体光伏效应为实现高灵敏的偏振光电探测提供了一种简单有效的途径.然而二维卤化物钙钛矿铁电体的大尺寸晶体生长仍然是其在光电器件应用中所面临的一个科学难题.本工作中,利用溶液降温法生长出了厘米级尺寸的高质量二维卤化物钙钛矿(iPA)_(2)EA_(2)Pb_(3)I_(10)(iPA为异戊胺,EA为乙胺)铁电单晶,其最大晶体尺寸达15 mm×15 mm×3 mm.实验结果表明二维钙钛矿结构赋予(iPA)_(2)EA_(2)Pb_(3)I_(10)晶体强的光学各向异性、窄的光学带隙(1.80 eV)和极其优异的光电特性(光电响应开关比达到103).更重要的是,基于(iPA)_(2)EA_(2)Pb_(3)I_(10)铁电单晶组装的光电探测器在弱偏振光的照射下表现出极其优异的光电特性,包括大二色比(2.3)、高响应度(193 mA·W^(-1))和探测率(7.0×10^(11)Jones),超过大多数基于材料本征光学各向异性的光电探测器件.这项工作不仅为高度各向异性卤化物钙钛矿铁电体的晶体生长指明了方向,而且推动了铁电材料在高性能偏振光电探测器等方面的应用.