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[材料资讯] 罗军华课题组《德国应用化学》:自驱动光电探测铁电晶体材料研究获进展

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发表于 2019-10-22 16:47:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
新一代光电探测器件中,外置电源一直是制约系统性能与器件小型化的关键瓶颈。因此,无需电源模块的自驱动光电探测在下一代便携式、节能光电器件中展现出广阔的应用前景。相比于传统的p-n结/异质结半导体材料,铁电材料提供了一种简单有效实现自驱动光电探测的方式。光辐射下,单相铁电材料内部产生光生电子空穴对,光生载流子在铁电自发极化电场作用下分离,并在外电路产生信号电压和电流,从而实现对光的探测。然而,传统的无机铁电材料,因其较大的禁带宽度、较弱的半导体特性等因素限制了其在光电器件中的应用。近年来,有机无机杂化钙钛矿铁电材料,因其大的自发极化及优异的半导体特性,在自驱动光电探测方面展现出巨大的潜力。

铁电晶体材料

铁电晶体材料
  中国科学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研究员罗军华团队在国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年基金、中科院战略性先导专项和国家自然科学基金委优秀青年基金等资助下,首次利用二维杂化钙钛矿铁电体(CH3CH2NH3)2(CH3NH3)2Pb3Br10实现了自驱动光电探测。研究发现:在无外接电源情况下,在铁电极化的驱动下该材料表现出优异的光电探测性能,光电流密度可以达到~4.1 μA/cm2,电流开关比可达到106,和极快光电响应速率。此外,该铁电材料还展现出电场可调的光电探测性能。该工作不仅为后续探索多功能铁电材料提供了一种方案,同时进一步为无机有机杂化铁电材料在智能光电器件中的应用奠定了基础,相关研究结果最近以通讯的形式发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, DOI: 10.1002/anie.201907660)上,副研究员刘希涛为该论文的第一作者。


      铁电晶体——特指压电晶体中具有自发式极化且自发极化方向能随外施电场方向的改变而转向的一类晶体。铁电晶体作为一类换能材料会发生电致伸缩,即在外电场的的作用下,电介质产生与电场场强二次方成正比的形变。主要构成包括钛酸钡类陶瓷、铁磁晶体、多晶体以及铁氧体类的烧结材料。这些材料的长度会随着场强的平方改变,因此需要极化才能获得线性,在极化后这种材料会具有与压电材料相似的应力,应变,电场和磁场,电流和磁通量的关系。

      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。


       刘希涛  男  硕导  中国科学院福建物质结构研究所
       教育背景
       2009-09--2014-06   山东大学   博士
       2005-09--2009-07   贵州大学   学士
       工作简历
       2018-01~现在, 中国科学院福建物质结构研究所, 副研究员
       2014-07~2017-12,中国科学院福建物质结构研究所, 助理研究员
       2009-09~2014-06,山东大学, 博士
       2005-09~2009-07,贵州大学, 学士

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