研究目的
通过缺陷工程钙钛矿氧化物研究低带隙高压电性铁电半导体的发展。
研究成果
这项研究为设计具有高压电性和可见/近红外光响应性的钙钛矿氧化物提供了新范式，可用于太阳能转换、近红外探测及其他多功能应用。这类高压电性与可见/近红外光响应材料在光致伸缩控制、光电器件、多能收集器、发光二极管及光催化剂等应用中展现出巨大技术潜力。
研究不足
与Ni2+和氧空位组合相关的渗漏行为会导致压电性能丧失，尤其是在室温下，这种情况通常出现在简单钙钛矿氧化物中。
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高压电性与可见/近红外光响应钙钛矿氧化物的设计
DOI：10.1002/adma.201805802
期刊：Advanced Materials
出版年份：2018
更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要：
具有铁电和光伏特性的缺陷工程钙钛矿氧化物是极具前景的多功能材料。虽然通过在钙钛矿B位掺杂过渡金属可获得低带隙（即1.1-3.8电子伏特），但带电泄漏的钙钛矿氧化物通常因氧空位而丧失压电性，因此开发高压电性铁电半导体仍具挑战。本研究受铁电体中点缺陷介导大压电效应（尤其在形变相边界区域）启发，提出在形变相边界处巧妙引入带隙态的有效策略——通过热力学耦合缺陷诱导的局域极化不均匀性与基质极化，同步实现高压电性与低带隙。具体以Ni2+调控的(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xBa(Ti0.5Ni0.5)O3-δ（x=0.02-0.08）组分为例，该材料在室温下展现出卓越压电性及前所未有的可见/近红外光吸收（最低带隙≈0.9电子伏特）。其中形变相边界组分x=0.05表现出最优铁电性/压电性（d33=151皮库仑/牛顿，Pr=31.2微库仑/平方厘米），其光电流密度较经典铁电体(Pb,La)(Zr,Ti)O3提升约两个数量级。该研究为设计适用于太阳能转换、近红外探测等多功能应用的高压电性可见/近红外光响应钙钛矿氧化物提供了新范式。
作者：
Hongyuan Xiao，Wen Dong，Yiping Guo，Yufeng Wang，Haoyin Zhong，Qian Li，Ming-Min Yang
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