[發(fā)明專(zhuān)利]一種新型氟代高相變溫度鐵電材料及其合成方法、應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910484890.0
• 申請(qǐng)日: 2019-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110272729A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊昱安;游雨蒙;潘強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09K11/06
• 分類(lèi)號(hào): C09K11/06;C09K11/61;C09K11/60;C09K11/66;H01L45/00
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專(zhuān)利代理有限公司 32206
• 代理人: 李雪萍

本發(fā)明公開(kāi)一種以有機(jī)?無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦以及反鈣鈦礦為原料的設(shè)計(jì)高相變溫度鐵電材料的設(shè)計(jì)合成方法，并用該方法設(shè)計(jì)合成了四種新型高相變溫度鐵電材料。雜化鈣鈦礦其化學(xué)通式為ABX₃，其中A為有機(jī)陽(yáng)離子，B為金屬陽(yáng)離子，C為無(wú)機(jī)陰離子；反鈣鈦礦結(jié)構(gòu)通式為X’₃B’A’，其中X’為有機(jī)陽(yáng)離子，B’為無(wú)機(jī)陰離子，C’為另一種無(wú)機(jī)陰離子。通過(guò)調(diào)節(jié)其中A的類(lèi)型材料，可以獲得高相變溫度的鐵電材料。此設(shè)計(jì)方法為用氟選擇性取代雜化鈣鈦礦（或反鈣鈦礦）中A（或X’）部分的氫，可以使材料具有高相變溫度以及鐵電性。本發(fā)明還基于這種材料，公開(kāi)了一種用于檢測(cè)的器件及其器件制備方法。可用于測(cè)試材料的鐵電性、光伏效應(yīng)等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型氟代高相變溫度鐵電材料及其合成方法、應(yīng)用，屬于鐵電材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鐵電材料是一大類(lèi)集電、光、磁、熱、力等特性于一體的先進(jìn)功能材料，在國(guó)防、能源、電子、信息等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但傳統(tǒng)以鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛為代表的無(wú)機(jī)鐵電材料存在著制備困難、含有重金屬、環(huán)境污染大等問(wèn)題。新興的分子鐵電體具有無(wú)毒、污染小、輕便、柔性、發(fā)展?jié)摿Υ蟮膬?yōu)點(diǎn)，但它的性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于無(wú)機(jī)鐵電材料。因此，設(shè)計(jì)并合成具有優(yōu)異性能的新型分子鐵電體意義重大。分子鐵電體由無(wú)機(jī)部分和有機(jī)部分通過(guò)分子間作用力連接，由于其特殊的組成成分，可以通過(guò)分別改變有機(jī)或無(wú)機(jī)部分來(lái)分別調(diào)控材料的性質(zhì)以及光、電等性能。目前新型分子鐵電體的設(shè)計(jì)和合成主要方法為：從晶體學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找具有極性的晶體進(jìn)行設(shè)計(jì)；以及大規(guī)模嘗試篩選。這仍具有不小的盲目性和隨機(jī)性。本項(xiàng)目發(fā)明設(shè)計(jì)合成的基于氟代調(diào)控的高相變溫度新型鐵電材料對(duì)于設(shè)計(jì)材料鐵電性以及調(diào)控相變溫度具有參考價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)合成高相變溫度鐵電材料中存在的問(wèn)題，提供一種新型氟代高相變溫度鐵電材料及其合成方法、應(yīng)用，并且提供了多種高相變溫度鐵電材料，設(shè)計(jì)合成方法簡(jiǎn)單，應(yīng)用面廣。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:

一種新型氟代高相變溫度有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦鐵電材料，其特征在于，所述基于氟代調(diào)控的高相變溫度鐵電材料具有通式為：ABX₃

其中：A為有機(jī)陽(yáng)離子，B為金屬陽(yáng)離子，X為無(wú)機(jī)陰離子。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述A為含有氟有機(jī)陽(yáng)離子，具體包括N-氟甲基托品醇陽(yáng)離子、氟代吡咯烷陽(yáng)離子、二氟代環(huán)己胺陽(yáng)離子中的一種或幾種。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述B為金屬陽(yáng)離子，具體包括: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⁺中的一種或者幾種。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述X為無(wú)機(jī)陰離子，具體包括:Cl^-、Br^-、I^-、SCN^-、N^3-、ClO^4-、CN^-或BF^4-中的一種或者幾種。