東南大學熊仁根教授團隊發表第3篇Science：無金屬的三維鈣鈦礦鐵電體

木文韜 5年前 (2018-07-17) 7039瀏覽

【引言】

無機鈣鈦礦鐵電體由于其優異的鐵電性和其它性質而廣泛用于強電介質存儲器，壓電傳感器，致動器，電容器和非線性光學裝置中。有機鐵電體因其機械柔韌性，低重量，環境友好的加工和低加工溫度而是有吸引力的替代物。雖然自第一個鐵電羅氏鹽以來已經過去了近一個世紀，但仍缺乏高度理想的有機鈣鈦礦鐵電體。

【成果簡介】

今日，在東南大學游雨蒙教授和熊仁根教授（共同通訊作者）的帶領下，與南昌大學和南京航空航天大學合作，使用分子設計策略并精心選擇有機陽離子來開發一系列無金屬ABX₃型3D鈣鈦礦鐵電體，其通式為A(NH₄)X₃（其中A是二價有機陽離子，X是Cl，Br或I）。團隊合成了該系列的23個不同樣品，具有一系列不同的結構和相變溫度。在第一個A(NH₄)X₃鈣鈦礦中，MDABCO-NH₄I₃（MDABCO是N-甲基-N'-二氮雜雙環[2.2.2]辛銨）具有448 K的高相變溫度（T₀）和22μC/cm²的大P_s，與BTO性能相當。此外，使用壓電響應力顯微鏡（PFM），發現了具有八個偏振方向的各種鐵電疇的共存，并且證明了通過施加電場可以靈活地旋轉偏振方向。團隊的策略證明了高性能無金屬鐵電鈣鈦礦的可行性。在沒有金屬元素的情況下，預期這些有機物與其無機和有機-無機對應物相當，通過高柔韌性，可調節的結構-性質關系，可能的溶液和真空工藝以及有機材料的生物相容性而得到增強。這些屬性使其在柔性設備，軟機器人，生物醫學設備和其他應用中具有吸引力。相關成果以題為“Metal-free three-dimensional perovskite ferroelectrics”發表在了Science上。