Illustrazione schematica della metallo-etero-sostituzione e dell'intercalazione cationica da perovskiti a alogenuri di piombo 3-D a perovskiti a doppio alogenuro 2-D. Crediti:gruppo del Prof. LUO
Le doppie perovskiti ad alogenuri hanno dimostrato di essere un promettente materiale optoelettronico e fotovoltaico rispettoso dell'ambiente, esibendo stabilità termodinamica intrinseca, elevata tolleranza ai difetti e bande proibite appropriate. Però, fino ad ora non è stato scoperto alcun materiale ferroelettrico a base di perovskiti doppie ad alogenuro.
In uno studio pubblicato su Angewandte Chemie Edizione Internazionale , un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Luo Junhua del Fujian Institute of Research on the Structure of Matter (FJIRSM) dell'Accademia cinese delle scienze ha riportato la prima doppia perovskite ferroelettrica ad alogenuri, (n-propilammonio) 2 CsAgBiBr 7 , che esibisce ferroelettricità distinta con una notevole polarizzazione di saturazione di circa 1,5 μCcm -2 .
I ricercatori hanno trovato (n-propilammonio) 2 CsAgBiBr 7 attraverso la metallo-etero-sostituzione e l'intercalazione cationica organica di CsPbBr 3 , che è un nuovo materiale ferroelettrico bidimensionale (2-D) a ioduri a doppia perovskite ecologico.
Hanno usato una strategia affascinante, combinando trivalente (Ga 3 + , Al 3 + , Tl 3 + , In 3 + , Bi 3 + , Sb 3 + ) e metalli monovalenti (Rb + , K + , N / A + , Li + , Ag + , Tl + ) per sostituire due cationi di piombo bivalenti (Pb 2 + ), costruendo così una serie di perovskiti doppie ad alogenuri senza piombo.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che i fotorivelatori a cristallo singolo di (n-propilammonio) 2 CsAgBiBr 7 esibiscono prestazioni straordinarie con elevati rapporti on/off di circa 10 4 , velocità di risposta rapida di 141 μs, e rilevabilità fino a 5,3 × 10 11 Jones. Tali ferroelettrici a doppia perovskite ad alogenuri mostrano un calore elevato, stabilità alla luce e all'umidità rispetto alle perovskiti al piombo.
Questo studio apre un nuovo modo di progettare ferroelettrici perovskite ad alte prestazioni, e fornisce un approccio praticabile nella ricerca di materiali optoelettronici stabili e privi di piombo come alternativa al sistema contenente piombo.
