[发明专利]一种新型氟代高相变温度铁电材料及其合成方法、应用

说明书

本发明公开一种以有机‑无机杂化钙钛矿以及反钙钛矿为原料的设计高相变温度铁电材料的设计合成方法，并用该方法设计合成了四种新型高相变温度铁电材料。杂化钙钛矿其化学通式为ABX₃，其中A为有机阳离子，B为金属阳离子，C为无机阴离子；反钙钛矿结构通式为X’₃B’A’，其中X’为有机阳离子，B’为无机阴离子，C’为另一种无机阴离子。通过调节其中A的类型材料，可以获得高相变温度的铁电材料。此设计方法为用氟选择性取代杂化钙钛矿（或反钙钛矿）中A（或X’）部分的氢，可以使材料具有高相变温度以及铁电性。本发明还基于这种材料，公开了一种用于检测的器件及其器件制备方法。可用于测试材料的铁电性、光伏效应等。

技术领域

本发明涉及一种新型氟代高相变温度铁电材料及其合成方法、应用，属于铁电材料技术领域。

背景技术

铁电材料是一大类集电、光、磁、热、力等特性于一体的先进功能材料，在国防、能源、电子、信息等领域得到了广泛的应用。但传统以钛酸钡、锆钛酸铅为代表的无机铁电材料存在着制备困难、含有重金属、环境污染大等问题。新兴的分子铁电体具有无毒、污染小、轻便、柔性、发展潜力大的优点，但它的性能指标远远低于无机铁电材料。因此，设计并合成具有优异性能的新型分子铁电体意义重大。分子铁电体由无机部分和有机部分通过分子间作用力连接，由于其特殊的组成成分，可以通过分别改变有机或无机部分来分别调控材料的性质以及光、电等性能。目前新型分子铁电体的设计和合成主要方法为：从晶体学数据库中寻找具有极性的晶体进行设计；以及大规模尝试筛选。这仍具有不小的盲目性和随机性。本项目发明设计合成的基于氟代调控的高相变温度新型铁电材料对于设计材料铁电性以及调控相变温度具有参考价值。

发明内容

本发明针对现有设计合成高相变温度铁电材料中存在的问题，提供一种新型氟代高相变温度铁电材料及其合成方法、应用，并且提供了多种高相变温度铁电材料，设计合成方法简单，应用面广。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:

一种新型氟代高相变温度有机-无机杂化钙钛矿铁电材料，其特征在于，所述基于氟代调控的高相变温度铁电材料具有通式为：ABX₃

其中：A为有机阳离子，B为金属阳离子，X为无机阴离子。

作为本发明的进一步的技术方案，所述A为含有氟有机阳离子，具体包括N-氟甲基托品醇阳离子、氟代吡咯烷阳离子、二氟代环己胺阳离子中的一种或几种。

作为本发明的进一步的技术方案，所述B为金属阳离子，具体包括:Cd²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Cr²⁺、V²⁺、Hg²⁺、Cu⁺、Ag⁺、Au⁺、Al³⁺、In²⁺、Sn²⁺、Pb²⁺、Sb³⁺、Bi³⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺或Ba²⁺中的一种或者几种。

作为本发明的进一步的技术方案，所述X为无机阴离子，具体包括:Cl^-、Br^-、I^-、SCN^-、N^3-、ClO^4-、CN^-或BF^4-中的一种或者几种。