网站小编 （1）高性能层状杂化钙钛矿铁电半导体获得新进展
具有体光伏效应(BPVE)的铁电半导体作为光伏非易失性数据存储的有效介质已经得到广泛的研究。然而，传统的铁电材料在这一领域的应用仍然受到带隙大、内阻高、载流子输运差和易极化疲劳等问题的困扰。近年来，新兴的有机无机杂化钙钛矿铁电材料，因其结合了优异的铁电性与半导体特性，在开发适用于光伏非易失性存储领域的新型铁电材料方面，表现出广阔的前景。
在前期的研究基础上，中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室罗军华研究员团队通过发展了一种“结构基元替换”策略，设计并合成了一种新型的层状杂化钙钛矿铁电半导体(C6H5CH2NH3)2CsPb2Br7，并首次将这一材料体系应用于光伏非易失性存储器的研究。研究发现，该化合物的晶体器件表现出了与铁电极化方向高度相关的光伏电流 (光伏电流密度和开关比分别达到了5 μA/cm2和3×105)，这对制备光伏非易失性存储器至关重要。此外，该化合物还表现出极强的抗疲劳性能，其自发极化强度和光伏开路电压在经历了108次电极化循环后仍能保持稳定不变，这使得基于该化合物的非易失性存储器件能够在稳定性和耐用性方面表现出优势。考虑到杂化钙钛矿结构的可扩展性，这一工作使得设计更多的无疲劳铁电半导体成为可能,并将进一步拓展此类材料在非易失性存储领域的潜在应用。
相关研究成果发表在《德国应用化学》 (Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202012601)上，论文第一作者为福建物构所与上海科技大学联合培养博士研究生姚云鹏。该研究得到了国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年基金、中科院基础前沿0-1原始创新项目、中科院战略性先导专项等项目资助。
论文链接:
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202012601
（2）杂化光铁电半导体宽光谱波段的自驱动探测取得新进展
铁电材料在强光作用下孕育了很多独特且优异的物理性质。就铁电和光电耦合而言，具有光伏效应的铁电材料在光电子领域展现了广泛的应用前景，并逐渐发展成为新一代光电子器件的有力候选者。然而大多数传统无机铁电体拥有较宽的带隙，仅能吸收8-20％范围的可见光，例如传统的无机陶瓷铁电体, BaTiO3 (-3.2 eV)，LiNbO3 (-3.6 eV)，BiFeO3 (-2.7 eV) 和Pb(Zr, Ti)O3 (-3.6 eV)。具有窄带隙（Eg < 2.0 eV）的铁电材料仍然非常稀缺，这严重阻碍了铁电与光电耦合的实际应用。
光铁电体的宽光谱自驱动探测
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”罗军华研究员团队“聚焦光与铁电材料的相互作用”，化学创制料系列具有优良半导体光电特性的杂化光铁电体，开辟了“杂化光铁电半导体”的研究新领域。最近团队在国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年基金、中科院基础前沿0-1原始创新项目、中科院战略性先导专项和孙志华研究员主持的国家自然科学基金委优秀青年基金等项目资助下，发展了一例具有窄带隙的二维多层杂化钙钛矿光铁电半导体。该光铁电体拥有5.2 μC/ cm2自发极化以及1.8 eV的直接窄带隙。他们结合了铁电极化特性和优良的半导体性能，在其晶体学bc平面内获得了明显的面内铁电光伏效应。利用该铁电光伏效应，他们开发了面向宽光谱波段的自驱动探测器，获得了1.5 μA/cm2 的电流密度及高达105量级的光电开关比。这项工作扩展了新概念的光电器件应用，并为光-铁电材料的设计提供了新思路。
相关研究结果最近以通讯的形式发表在《自然通讯》(Nature Communications2021, 12, 284）上。孙志华研究员为该论文的共同通讯作者，第一作者为国科大博士研究生韩世国。
论文链接:
https://www.nature.com/articles/s41467-020-20530-4
（3）非铅手-极性杂化半导体实现自驱动圆偏振光探测获进展
圆偏振光探测在量子通信、自旋光学信息等领域具有广泛应用。传统圆偏振光探测需非手性光电探测材料和外加光学元件（线偏振片和四分之一玻片等）。以上器件结构难以满足日益需求的集成微型化应用。近几年发展的有机–无机杂化手性钙钛矿兼具手性和半导体光电特性，无需外加光学元件便可实现对圆偏振光的响应。
中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室“无机光电功能晶体材料”罗军华研究员团队在国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年基金、中科院基础前沿0-1原始创新项目、中科院战略性先导专项和李丽娜副研究员主持的国家自然科学基金面上项目等资助下，首次合成了手-极性有机–无机双金属杂化钙钛矿半导体。研究发现，该化合物结晶于手-极性P21空间群，表现出特有的体光伏效应（68 mV）。该手-极性杂化半导体材料不仅对左、右旋圆偏振光具有优异的区分能力，还基于手极性体光伏实现了无需外加电场的自驱动圆偏振光响应。自驱动响应的圆偏振探测各向异性因子为~0.3，高于目前报道的大多数圆偏振光电探测材料。该工作为设计高效非铅圆偏振光电探测材料开辟了新途径，同时进一步拓展了有机–无机手性杂化钙钛矿在自驱动智能光电器件中的潜在应用。相关研究工作近期发表在国际期刊《德国应用化学》 (Angew. Chem. Int. Ed.2020, DOI: 10.1002/anie.202013947）上，李丽娜副研究员为该文章的共同通讯作者，福大联培硕士研究生李东为该论文的第一作者。
论文链接:
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202013947
（4）反铁电分子材料研究获得新进展
电卡制冷是利用外加电场改变材料的极化状态，从而实现温度调控和固态制冷的有效方法之一。反铁电材料具有相邻偶极反向平行的特性，在电场作用下其极化状态的变化导致熵变，从而产生极强的电卡效应，在固态制冷、高效率储能等领域具有巨大的应用潜力。目前，针对无机氧化物和有机聚合物材料体系的电卡效应研究取得了较大进展，然而对反铁电分子材料及相关性能尚缺乏深入研究。
在国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年基金、中科院基础前沿0-1原始创新项目及孙志华研究员主持的国家优秀青年基金资助下，中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室“无机光电功能晶体材料”罗军华研究员团队创新结构设计思路，将偶极基元的离子位移与原子无序两种机制相结合，构筑了一例具有优良电卡效应的反铁电分子材料。研究结果发现：化合物在室温附近发生了铁电相—反铁电相—顺电相的连续转变，变温晶体结构、非线性光学和电学性能等实验结果证实了该过程。特别在相变点附近，材料表现出优良的电卡效应和制冷效率，单位电场导致的绝热温变（ΔT/ΔE）高达~15.4 K？m/MV，能够与经典氧化物相媲美，揭示了反铁电分子材料在固态制冷领域的潜在应用价值。此外，不同于传统材料电卡效应的起源，该分子反铁电体内偶极基元的离子位移和原子无序相互协同的作用机制，为后续设计合成反铁电分子材料提供了新的研究思路。
相关研究结果最近以全文的形式发表在《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 49, 20744-20751）。该论文通讯作者为孙志华研究员，第一作者为联培毕业硕士生李茂蕃。
