近日,我校纳米光子学团队在手性杂化钙钛矿铁电性研究方面取得新进展,研究成果以“Surface Ferroelectricity in Lead-Free Nonferroelectric Chiral Perovskites Beyond Neumann’s Principle”为题,发表在国际期刊Angewandte Chemie International Edition上。论文的第一作者为我校物理科学与工程技术学院2023级硕士研究生杨智,通讯作者为我校物理科学与工程技术学院教授曾若生,资源环境与材料学院教授邹炳锁。我校为论文的第一单位及唯一通讯单位。

Sb(III) 基杂化钙钛矿因孤对电子诱导的八面体高度畸变而具备本征极性,由于属于非铁电空间群,无法产生宏观极化,难以用于自驱动CPL探测应用。针对这一瓶颈,我校纳米光子学团队首次在1D手性非铁电 R/S-MPZSbBr5中观察到表面铁电性,这是由于{001}晶面因平移对称性破缺,使层间反平行Sb–Br链终端暴露,局域偶极矩不再抵消,形成自发极化。该表面极化与手性耦合,诱导出显著的圆偏振光伏效应,器件在零偏压下即可区分左旋/右旋圆偏振光,各向异性因子gres值高达−0.39/0.37。同时,表面铁电-热释电协同效应将响应度提升了1.8倍。该研究从表面偶极矩不为零的视角进行分析,超越了诺依曼原理的限制,突破了传统铁电性材料必须是铁电空间群的传统思路,为低能耗、高灵敏自驱动光电芯片与量子信息器件提供了全新材料平台,并拓展了手性杂化钙钛矿在铁电性与偏振探测领域的研究。

图1. R/S-MPZSbBr5的结构表征

图2. R/S-MPZSbBr5的铁电性表征
据悉,我校纳米光子学团队是一个立足于学科交叉前沿领域,融合化学、材料、物理等多学科优势的研究集体,在高性能杂化金属卤化物材料的发光性能及应用探索方面取得了一系列创新性研究成果。