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2021-01-28
铁电材料在强光作用下孕育了较多独特且优异的物理性质。就铁电和光电耦合而言，具有光伏效应的铁电材料在光电子领域展现了广泛的应用前景，并逐渐发展成为新一代光电子器件的有力候选者。然而，多数传统无机铁电体拥有较宽的带隙，仅能吸收8-20％范围的可见光，例如，传统的无机陶瓷铁电体, BaTiO3(-3.2 eV)，LiNbO3(-3.6 eV)，BiFeO3(-2.7 eV)和Pb(Zr, Ti)O3(-3.6 eV)。具有窄带隙（Eg < 2.0 eV）的铁电材料仍然稀缺，阻碍了铁电与光电耦合的实际应用。
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”研究员罗军华团队聚焦光与铁电材料的相互作用，化学创制料系列具有优良半导体光电特性的杂化光铁电体，开辟了“杂化光铁电半导体”的研究新领域。近日，团队发展了一例具有窄带隙的二维多层杂化钙钛矿光铁电半导体。该光铁电体拥有5.2 μC/ cm2自发极化以及1.8 eV的直接窄带隙。研究结合了铁电极化特性和优良的半导体性能，在其晶体学bc平面内获得了明显的面内铁电光伏效应。利用该铁电光伏效应，科研人员开发了面向宽光谱波段的自驱动探测器，获得了1.5 μA/cm2的电流密度及高达105量级的光电开关比。该研究扩展了新概念的光电器件应用，并为光-铁电材料的设计提供了新思路。
相关研究结果以通讯的形式发表在《自然-通讯》上，孙志华为论文的共同通讯作者，国科大博士研究生韩世国为论文第一作者。研究工作得到国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年基金、中科院基础前沿科学研究计划“从0到1”原始创新项目、中科院战略性先导专项和国家自然科学基金委员会优秀青年基金等的资助。
光铁电体的宽光谱自驱动探测
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