JACS：(4,4-DFHHA)2PbI4钙钛矿铁电性质

纳米技术

2020-05-11

有机-无机钙钛矿材料被发现在铁电、太阳能电池、电致发光领域中有广泛应用前景，这是由于其具有结构多种多样、制备过程方便、价格低廉等优势。但是目前窄能带的铅碘钙钛矿材料的铁电性能未见报道。东南大学熊仁根、游雨蒙等展示了一种新型结构二维4，4-二氟六氢氮杂庚配体的有机碘化铅（(4,4-DFHHA)₂PbI₄）材料，目前该材料的居里温度达到454 K（BaTiO₃的居里温度为393 K）。在二维PbI₄^2-的限域作用中，4，4-二氟六氢氮杂庚配体配体的不对称性实现了极化作用，这种钙钛矿中的限域作用有助于对铁电性质和光伏性能之间关系方面的研究。

文章要点：

（1）钙钛矿膜的制备。将(4, 4-DFHHA)₂PbI₄溶解在DMF中，随后将DMF溶液旋涂在ITO玻璃上，在323 K中处理30 min。分别在293，343，423，493 K温度中测试单晶的晶体结构，对晶体随温度的变化进行研究，结果显示材料为比较标准的二维钙钛矿A₂BX₄结构，随着温度升高，有一定畸变的有机配体会变成规则排列状态。其中C-H^…F-C之间的氢键对二维钙钛矿的稳定起到关键作用。293 K中，材料的晶体结构空间组为极性的P2；343 K中，材料的晶体结构空间组为极性的Cmc2₁；423 K中，材料的晶体结构空间组为极性的Imm2；在493 K中，材料的晶体结构空间组为极性的I42m铁电晶体相。

（2）材料展现了明显的铁电性质，P_s值为1.1 μC cm^-2，同时具有2.32 eV的半导体能带，具有太阳能电池的应用前景。

参考文献

Xiao-Gang Chen, Xian-Jiang Song, Zhi-Xu Zhang, Han-Yue Zhang, Qiang Pan, Jie Yao, Yu-Meng You*, and Ren-Gen Xiong*

Confinement-Driven Ferroelectricity in a Two-Dimensional Hybrid Lead Iodide Perovskite，J. Am. Chem. Soc. 2020,

DOI：10.1021/jacs.0c03710

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03710