钙钛矿结构的分子铁电体研究进展( Recent progress in molecular ferroelectrics with perovskite structure )

Z Jing Y Xiong J Yao Q Pan T Sha

瓦拉塞克在1920年发现了一种罗谢尔盐（酒石酸钾钠四水合物）的分子晶体，表现出异常的电迟滞，称为铁电效应。此后，铁电材料由于其独特的可逆自发极化特性以及其他迷人的介电、热电和压电性能成为一类重要的功能材料。虽然最早报道的铁电材料是有机材料，但后来发现的无机材料几乎主导了铁电的基础研究和实际应用领域。其中，无机钙钛矿陶瓷发展迅速，在非易失性存储器、电容器、传感器、能量转换器等广泛的应用中显示出巨大的应用潜力。由于其高相变温度和优异的铁电/压电性能。与无机物相比，分子材料具有声阻抗低、结构设计和成分修饰灵活、溶液合成简单、功能特性易于实现等优点。因此，分子铁电体有望成为传统无机物不可替代的补充，尤其是在柔性电子器件和薄膜器件等应用中。在分子材料的大家族中，一些采用类似的钙钛矿结构，用有机分子部分取代金属离子。这些杂化材料因其优异的光电性能和光伏性能而受到广泛关注。近十年来，分子钙钛矿材料的铁电相关性能也有了很大的提高。高适应性钙钛矿结构和可变成分属性的结合使混合钙钛矿在铁电性和压电性的合理设计方面具有无与伦比的潜力。在这篇综述中，我们首先介绍了不同分子钙钛矿铁电体的结构特征和维数。接下来，我们重点介绍了当前合理合成分子钙钛矿铁电体的设计策略，特别是如何调整极化性能和引入多极性轴向性质。第三部分简要介绍了分子压电的最新进展，以及钙钛矿结构、分子设计、卤素键和形态相边界（MPB）在显著提高压电系数d33中的作用。这篇综述的第四部分是一个应用驱动的例子，调整分子钙钛矿铁电体的带隙，以获得更好的光电和光伏性能。最后介绍了一类新型钙钛矿材料&无金属钙钛矿。没有金属离子的限制，无金属体系被认为具有更大的潜力和更好的相关性能。综上所述，钙钛矿分子铁电材料的铁电、压电和光电性能已经得到了很大的发展。介绍了钙钛矿型分子铁电体的几种设计策略，包括准球形理论、H/F取代法和氢键引入法。同时，结合大量的实例介绍了它的最新应用以及在带隙调节、光电等功能特性方面的进展。本文综述了分子钙钛矿铁电材料的发展和最新进展，并提供了宏观观点和一般介绍，适合广泛研究领域的读者。

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