孙志华课题组：杂化铁电半导体研究获得新进展

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铁电半导体的自发极化与光生载流子相互作用孕育产生了具有重要应用前景的物理特性，成为发展新型光电器件的有力候选材料。近年来，二维RP-型钙钛矿该领域崭露头角，然而其晶体结构中相邻的有机离子层之间通过范德华弱相互作用连接，不利于维持自身结构的稳定性。在实现RP-型晶格铁电性的前提下，如何消除或降低层间能隙、增强结构稳定性是该方向所面临的一项挑战性课题。

　　在前期工作基础上，中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室“无机光电功能晶体材料”罗军华研究员团队提出了一种新颖的结构组装策略，通过引入柔性羧酸胺基元，利用氢键作用来消除/降低晶体结构中的能隙，从而增强铁电化合物的结构稳定性。研究结果表明：同构型反式异构体的羧酸根之间存在较强的O-H...O氢键结合力，将相邻有机阳离子层连接起来，有效地降低了层间能隙，晶格稳定性得到了显著提升。与此同时，羧酸胺基元的有序-无序转变诱导对称性破缺结构相变，对产生自发极化起到了至关重要的作用，变温单晶结构分析、非线性光学和电学等性能研究证实了材料的铁电效应。
　　立足二维RP-型钙钛矿骨架，该化合物具有强烈的结构各向异性与面内自发极化效应。在偏振光照射下，表现出依赖于铁电性的体光伏特性，材料本征的二向色性比率达到~3.2，优于多数传统无机二维材料体系。该工作首次利用同构型反式异构体的结构基元设计二维RP-型铁电体，通过氢键作用消除/降低范德华能隙的策略为设计合成新颖铁电材料提供了重要参考。该工作得到国家自然科学基金、中科院基础前沿0-1原始创新项目、中科院战略性先导科技专项等项目资助。相关结果以全文形式发表在《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 4, 2130-2137）。该论文的通讯作者为孙志华研究员，第一作者为国科大博士研究生刘艺。
　　论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12513  
      （罗军华课题组供稿）


       文章来源：福建物构所       孙志华，研究员，博士生导师。本科毕业于山东大学，2010年7月获山东大学博士学位，同年进入福建物构所工作，2015年12月晋升为研究员。近年来以第一/通讯作者在J. Am. Chem. Soc. (7篇)、Angew. Chem. Int. Ed. (10篇)、Adv. Mater. (2篇)、Adv. Funct. Mater. (3篇) 和Chem. Soc. Rev.等国际著名期刊发表系列学术论文，论文引用3000余次，授权国家发明专利6件。作为负责人主持国家优秀青年基金项目(结题优秀)、面上项目、青年项目和福建省杰出青年基金项目等，先后获得中国科学院卢嘉锡青年人才奖、上海分院杰出青年科技创新人才奖等。
      罗军华，中科院福建物质结构研究所研究员，博士生导师，国家杰出青年基金获得者。1992年本科毕业于江西师范大学化学系；2003年获中科院物构所博士学位，师从洪茂椿院士；2003-2005年先后在美国北卡州立大学和佛罗里达大学从事博士后研究；2006-2009年获美国洛斯阿拉莫斯国家实验室 (Los Alamos National Laboratory) Fellowship资助在中子衍射中心从事研究。分别在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Funct.Mater., PNAS, Nat.Commun., Chem. Sci.等国际知名期刊上发表SCI论文150多篇，多次受邀为美国化学会(JACS, CG&R和IC), 英国皇家化学会(CC, Dalton, JMC和CrystEngComm)和Wiley-VCH InterScience (Adv. Mater., EurJIC和Chemistry - An Asian Journal)审理稿件；多次受邀在国际学术会议如国际配位化学会议、美国化学学会和材料学会年会上报告相关工作。先后受聘担任美国《Crystal Growth & Design》杂志Topic Editor和中国化学快报副主编。主要从事无机/有机杂化半导体光电功能晶体材料，分子基铁电和相变晶体材料以及非线性光学晶体材料的研究，发展了系列无层状习性的硼酸盐和磷酸盐无铍深紫外非线性光学晶体材料，创新性地设计合成了基于固体对称性破缺构筑的具有非心结构的非线性倍频开关、铁电和铁电半导体等光电功能晶体材料。