令人振奋的性能！中科院成功设计第一个卤化。。。

　　卤化物双钙钛矿由于其固有的热力学稳定性、高的缺陷容限和适当的带隙，是一种很有前途的环保光电材料。然而，到目前为止，还没有发现基于卤化物双钙钛矿的铁电材料。
　　近日，来自中国科学院福建物质结构研究所的研究发现，通过铅的异质取代和丙胺的阳离子插层，设计了第一个卤化物双钙钛矿铁电体（n丙基铵）2CsAgBiBr7（1），表现出独特的铁电性和明显的饱和极化（1。5Ccm2）。相关论文以题为“TheFirstHalideDoublePerovskiteFerroelectric”于3月13日发表在AngewandteChemieInternationalEdition上。
　　论文连接：
　　https：www。onlinelibrary。wiley。comdoiabs10。1002anie。201916254
　　混合卤化物钙钛矿铁电体作为替代传统无机钙钛矿铁电体（如BaTiO3）用于下一代光电器件的可行选择，因其具有高效节能、重量轻、机械柔性和可溶解性等优点而备受关注。同时，研究表明混合卤化物钙钛矿优异的光电性能归因于其铁电极化。但由于金属毒性的环境问题和操作稳定性的挑战促使了新的无铅铁电材料的设计。
　　一个最有趣的策略是将三价金属（Ga3、Al3、Tl3、In3、Bi3、Sb3）和一价金属（Rb、K、Na、Li、Ag、Tl）结合起来，取代两个二价铅阳离子（Pb2），构建一系列无铅卤化物双钙钛矿。除了解决稳定性和金属毒性问题外，与常规钙钛矿相比，这些卤化物双钙钛矿还具有超长的辐射发射寿命、高的缺陷容限、适当的带隙、低的激子结合能和小的载流子有效质量。因此，铁电与卤化物双钙钛矿的结合将促进高性能绿色材料的发展。然而，到目前为止，卤化物双钙钛矿仍然是一个探索相对较少的材料，更不用说应用的钙钛矿铁电体。
　　在大多数已报道的铁电分子中，有机阳离子通常在铁电相变的诱导中起着重要的作用。因此，通过在CsPbBr3中的金属异质（Ag和Bi）取代和有机阳离子（n丙基铵）插入，研究者发现了一种新的环境友好型二维（2D）卤化物双钙钛矿铁电体，（n丙基铵）2CsAgBiBr7（1）（构型图1）。这种铁电体呈现了一个清晰的饱和极化为1。5Ccm2铁电相变2mF2。
　　此外，基于大块单晶的平面光电探测器还表现出令人兴奋的光电性能，包括大型开关比率（104），快速响应率（141s）和高达5。31011Jones的探测能力。更重要的是，与铅钙钛矿相比，这种铁电体还具有较高的热、光和湿度稳定性。该研究的策略证明了高性能卤化物双钙钛矿铁电体的可行性。
　　图1三维（3D）卤化铅钙钛矿到二维（2D）双卤化钙钛矿的金属异质取代和阳离子插层的示意图。
　　图2化合物1的铁电性及相关性质
　　图3化合物1在顺电相（a）和铁电相（b）中的填充情况。
　　图4铁电体的光电性质
　　总的来说，本研究报道了第一个卤化物双钙钛矿铁电半导体材料（n丙基铵）2CsAgBiBr7（1），它是由最热门的CsPbBr3钙钛矿三维立方体原型合理设计而成。用铅的异质取代法构建卤化双钙钛矿是一种很有前途的策略，可以保持钙钛矿晶格的高维结构性质和丰富的化学成分来丰富其物理性质，而合金化柔性有机基团的动态有序主要导致铁电极化。这一发现为新的无铅铁电材料家族提供了有前景的目标，同时也为层状卤化物双钙钛矿在光伏和光电领域的应用提供了潜在的竞争途径。（文：水生）