福建物構(gòu)所高居里溫度雜化鈣鈦礦光鐵電半導(dǎo)體研究獲進展
有機無機雜化鈣鈦礦光鐵電半導(dǎo)體因結(jié)合了鐵電性和優(yōu)異的半導(dǎo)體性能,在光電器件領(lǐng)域吸引了科研工作者的興趣。然而,二維雜化鈣鈦礦鐵電的居里溫度的有效調(diào)節(jié)仍是挑戰(zhàn)。對于有機無機雜化鈣鈦礦鐵電體,有機陽離子的有序-無序運動是驅(qū)動鐵電相變的關(guān)鍵因素,提高這種旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的雜化鈣鈦礦鐵電的相變勢壘可以顯著提高其居里溫度。有機金屬框架材料中的客體分子限域效應(yīng)為合理調(diào)控二維雜化鈣鈦礦鐵電體的居里溫度提供了新思路。
中國科學(xué)院福建物構(gòu)所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室“無機光電功能晶體材料”研究員羅軍華團隊通過引入乙胺作為“限域孔洞轉(zhuǎn)子”定向合成了一例二維雙層和一例二維三層雜化鈣鈦礦光鐵電半導(dǎo)體。結(jié)構(gòu)和理論計算分析表明,隨著無機骨架層數(shù)增加,乙胺受到的孔洞限域作用增強,導(dǎo)致乙胺轉(zhuǎn)子驅(qū)動的鐵電相變能壘升高。實驗發(fā)現(xiàn),該二維三層鈣鈦礦鐵電體的居里溫度(370 K)高于二維雙層鈣鈦礦鐵電體(326 K)。研究表明,乙胺是設(shè)計高居里溫度二維有機無機雜化鈣鈦礦光鐵電半導(dǎo)體的有效“限域孔洞轉(zhuǎn)子”,并為合理設(shè)計具有優(yōu)異半導(dǎo)體性能的高居里溫度雜化鈣鈦礦光鐵電半導(dǎo)體提供了新思路。 近日,相關(guān)研究結(jié)果以通訊的形式發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition 2020, DOI: 10.1002/anie.202011270)上,福建物構(gòu)所與上?萍大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生彭玉為論文的第一作者。研究工作得到國家自然科學(xué)基金重點項目、國家杰出青年基金、中科院基礎(chǔ)前沿0-1原始創(chuàng)新項目及中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的資助。 論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202011270 |