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福建物構所二維鐵電體偏振光電探測研究獲進展

2019-06-27

二維(2D)材料如石墨烯、黑磷、MoS2等已成為組裝新型光電子器件的一類重要光電材料。基于2D材料固有結構各向異性形成的偏振光電探測器已應用于從光學通信到軍事的各個領域。近期,2D層狀雜化合鈣鈦礦因其獨特的物理和光電特性引起了廣泛關注。在結構上,這種2D雜化鈣鈦礦表現出獨特的相容性和可調性;可通過調控有機和無機組分以調制材料的電子、光學和光電性能。更重要的是,2D結構中有機陽離子能夠實現非常大的運動自由度,為誘導鐵電性提供驅動力,進而自發極化(Ps)和光的耦合有利于光生載流子分離,使2D雜化鈣鈦礦成為新一代光子器件有競爭力的候選者。

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無機光電功能晶體材料研究員羅軍華團隊在國家自然科學基金重點項目、國家杰出青年基金、中科院戰略性先導專項和研究員孫志華主持的國家自然科學基金委優秀青年基金、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資助下,設計合成一例二維雙層雜化鈣鈦礦鐵電體[CH3(CH2)3NH3]2(CH3NH3)Pb2Br7。獨特的二維鈣鈦礦結構導致其光吸收具有明顯的各向異性(在405 nm處的比率αc/αa ≈ 1.9),同時,沿著c軸(即平行于Ps)觀察到最強的光電響應,且具有大的二色性比(Iphc /Ipha ≈ 2.0)和高達~109 Jones的高靈敏探測率。此外,其晶體器件顯示出快速響應速率(~20 μs)和優異的抗疲勞優點。所有這些特征使其成為短波偏振光檢測的潛在候選者,為有機-無機雜化鈣鈦礦在未來光電子器件應用增添了新功能。相關結果發表在《美國化學會志》(J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 2623–2629)上,副研究員李麗娜為該論文的第一作者。

(來源:新能源網



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