Schematisk illustration av metall-hetero-substitution och katjoninterkalering från 3-D blyhalidperovskiter till 2-D dubbelhalogenidperovskiter. Kredit:Prof. LUO:s grupp
Haliddubbelperovskiter har visat sig vara ett lovande miljövänligt optoelektroniskt och fotovoltaiskt material, uppvisar inneboende termodynamisk stabilitet, hög defekttolerans och lämpliga bandgap. Dock, inget ferroelektriskt material baserat på haliddubbelperovskiter har upptäckts förrän nu.
I en studie publicerad i Angewandte Chemie International Edition , en forskargrupp ledd av prof. Luo Junhua från Fujian Institute of Research on the Structure of Matter (FJIRSM) vid den kinesiska vetenskapsakademin rapporterade om den första haliddubbelperovskitferroelektriken, (n-propylammonium) 2 CsAgBiBr 7 , som uppvisar distinkt ferroelektricitet med en anmärkningsvärd mättnadspolarisation på cirka 1,5 μCcm -2 .
Forskarna fann (n-propylammonium) 2 CsAgBiBr 7 genom metall-hetero-substitution och organisk katjon-interkalering av CsPbBr 3 , som är ett nytt miljövänligt tvådimensionellt (2-D) halogenid dubbel perovskit ferroelektriskt material.
De använde en fascinerande strategi, kombinera trivalent (Ga 3 + , Al 3 + , Tl 3 + , I 3 + , Bi 3 + , Sb 3 + ) och envärda metaller (Rb + , K + , Na + , Li + , Ag + , Tl + ) för att ersätta två tvåvärda blykatjoner (Pb 2 + ), sålunda konstruerar en serie av blyfria halogeniddubbelperovskiter.
Dessutom, forskarna fann att enkristallfotodetektorer av (n-propylammonium) 2 CsAgBiBr 7 uppvisar enastående prestanda med höga på/av-förhållanden på cirka 10 4 , snabba svarshastigheter på 141 μs, och detektivitet så hög som 5,3 × 10 11 Jones. Sådana halogeniddubbelperovskitferroelektriska komponenter uppvisar hög värme, ljus- och fuktstabilitet jämfört med blyperovskiter.
Denna studie öppnar ett nytt sätt att designa högpresterande perovskitferroelektrik, och ger ett livskraftigt tillvägagångssätt i sökandet efter stabila och blyfria optoelektroniska material som ett alternativ till det blyinnehållande systemet.
