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近日中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員羅軍華領導的無機光電功能晶體材料研究團隊在國家杰出青年基金、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項和海西研究院“團隊百人”研究員孫志華主持的國家自然科學基金委青年基金、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，通過引入混合有機陽離子配體的設計策略，構筑了一例具有多層鈣鈦礦結構的鐵電化合物并組裝成光電探測晶體器件。在該晶體結構中，無機溴化鉛骨架保持了原有的鈣鈦礦結構，有機陽離子配體則發(fā)生了有序—無序的結構轉變，相變過程中偶極子有序排列誘導化合物產生自發(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，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，響應時間達到~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)設計合成極性光電功能材料提供了一種新的設計策略，作為一例潛在的光電探測材料，其還將進一步拓展無機/有機雜化鈣鈦礦材料在太陽能電池、光電探測等方面的應用范圍，相關研究結果zui近發(fā)表于《德國應用化學》(Angew. Chem, Int. Ed, 2017, DOI:10.1002/anie.201705836）。團隊進一步利用鹵素摻雜實現(xiàn)了對該類無機有機雜化鈣鈦礦鐵電晶體材料的能帶和極化調控（相關結果zui近發(fā)表在J. Phys. Chem. Lett, 2017, 8, 2012）和通過對稱性破缺誘導極化實現(xiàn)非線性倍頻性能的多級開關調控（Chem. Mater, 2017, 29(7), 3251；Chem. Commun, 2017, 53, 7669）。
此前，團隊利用固體對稱性破缺結構相變誘導產生極化效應的設計策略構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近團隊將該策略應用于無機/有機雜化鈣鈦礦鐵電化合物的結構設計、性能調控及光電器件組裝等方面并取得了很好進展（Angew. Chem, Int. Ed, 2016, 55, 6545；Angew. Chem, Int. Ed, 2016, 55, 11845）。（來源：中國科學院福建物質結構研究所）
（a）無機有機雜化鈣鈦礦鐵電半導體光電探測晶體材料
（b）對稱性破缺誘導極化實現(xiàn)非線性倍頻性能的多級開關調控
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