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赵晋津团队在低碳钙钛矿材料的铁性翻转领域取得重要进展

 

8月11日,我校材料学院赵晋津团队联合香港城市大学吕坚院士团队,在有机-金属卤化物钙钛矿铁电性翻转方面取得重要进展,成果以“Ferroic Alternation in Methylammonium Lead Triiodide Perovskite”(甲胺碘化铅钙钛矿铁性翻转)为题发表在绿色能源环境领域全球领先期刊《EcoMat》上。石家庄铁道大学为第一单位,石家庄铁道大学秦胜建博士、硕士生徐彦卿和秘周,以及香港城市大学(深圳研究院)易圣辉博士为共同第一作者;赵晋津教授,张光磊教授和吕坚院士为共同通讯作者。

有机-金属卤化物钙钛矿材料具有优异的光电、电光和光光转换性能,在太阳能电池、发光二极管、X射线探测、仿生视网膜和生物细胞成像等领域展现了良好的应用价值,引起了各国科学家的广泛兴趣。然而由于钙钛矿结构中的有机离子在外场作用下极易扭转,改变极性、结构对称性,甚至发生离子迁移,因此有机-金属卤化物钙钛矿材料结构的精确表征具有挑战性。近年来,赵晋津团队发现甲胺碘化铅钙钛矿具有交替存在的可翻转的极性/非极性畴结构,逐步揭开了有机-金属卤化物钙钛矿材料结构的神秘面纱。然而,有机-金属卤化物钙钛矿材料中结构对称性、极性、铁电性以及光-电性能之间的关联一直悬而未决,这也限制了有机-金属卤化物钙钛矿器件性能的进一步提高。

基于此,赵晋津教授团队与吕坚院士团队联合,系统分析了系列理论计算与多种实验表征结果,综述提出了有机-金属卤化物钙钛矿中极性畴为非中心对称晶体结构,表现出铁电性;非极性畴为中心对称晶体结构,表现出反铁电性;铁电-反铁电畴壁提供了光生电子传输的通道,影响铁电相和反铁电相之间的翻转。可通过设计钙钛矿中的畴结构,调控钙钛矿器件光电、电光和光光转换性能,扩展钙钛矿在低碳能源、人工智能和医学传感等领域应用。

赵晋津教授团队长期致力于金属卤化物钙钛矿结构对称工程研究,近年相关系列研究成果发表在国际顶级期刊:Nature《自然》,2020, 584, 377-381(IF=49.962);Nature Communications《自然通讯》,2018, 9(1), 4807 (IF=14.919);Advanced Materials 2篇, 《先进材料》2020, 2001107和2019, 1902870 (IF=30.849);Advanced Functional Materials《先进功能材料》,2020, 2006243       (IF=18.808);Nano Energy《纳米能源》,2019, 60, 4764     (IF=17.881);Science Bulletin 2篇,《科学通讯》,2020, 65, 1643和2017, 62 (17), 1173 (IF=11.78);npj Quantum Materials《自然-量子材料》,2018, 3, 30 (IF= 7.032);Nanoscale《纳米尺度》, 2017, 9, 3806-3817 (IF= 7.790);Advanced Intelligent Systems《先进智能系统》,2020, 2000122.

在《EcoMat》上发表的有机金属卤化物钙钛矿铁性结构翻转研究,详情内容见文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eom2.12131