图：具有高灵敏圆偏振探测的非手性钙钛矿铁电体

近日，福建物构所罗军华研究员、青促会会员刘希涛(第十批会员)研究员团队通过将卤代阳离子氯丙胺引入三维钙钛矿中成功获得了一例新的二维双层卤化物钙钛矿铁电体，首次在非手性的钙钛矿铁电体中实现了高效的圆偏振光探测。

圆偏振光在量子计算、药物筛选、光学信息处理和遥感等领域具有广泛的应用前景，实现对圆偏振光的高效探测具有重要的理论及应用价值。传统的半导体通过与线偏振片、四分之一波片组装，实现对圆偏振光的响应。然而这样复杂的探测器件存在体积大，结构复杂等问题，不利于实现器件的小型化与集成化。基于手性物质的圆偏振探测器可以实现对圆偏振光的直接探测，引起了科研工作者的广泛关注。但是受到对左右旋光吸收差异的限制，探测性能仍需要进一步的提升，同时寻找价格合适、性能优异的手性物质也是一大挑战。寻找实现高灵敏圆偏探测的新材料、新策略是迫切需要解决的问题。

铁电材料是一类具有自发极化, 且自发极化在外加电场下能够翻转或者重新取向的材料。近些年来，铁电材料因其独特光电特性和工作模式引起人们广泛的研究和关注。与传统半导体材料相比, 铁电材料所具有的光电效应起源于材料微观不对称性, 具有显著的偏振敏感性, 是实现高效圆偏振光电探测的理想工作介质。

本工作中，研究人员设计合成了一例兼具大铁电极化和优异光电特性的二维双层卤化物钙钛矿铁电体(氯丙胺)2(甲脒)Pb2Br7，其铁电居里温度为328 K，自发极化值为5.1 μC/cm2。光照下，该化合物表现出独特的体光伏效应。特别是，该化合物结晶于具有光学活性的非手性点群mm2，沿光轴方向存在旋光性。因此当光沿光轴方向入射时，该化合物在光照下展现出独特的对圆偏振光依赖的体光伏效应。基于该铁电单晶的光电探测器实现了对左右旋光的有效区分，光电流各向异性因子达到了0.98，高于目前报道的大多数圆偏振光电探测材料。该工作为实现高灵敏圆偏光电探测提供了一条全新的工作方式，相关研究结果以“Robust Spin-dependent Anisotropy of Circularly Polarized Light Detection from Achiral Layered Hybrid Perovskite Ferroelectric Crystals” 为题发表在《美国化学会志》（Journal of  American Chemical Society）上。上述工作得到了国家自然科学基金、中国科学院基础前沿研究计划、中科院青年创新促进会等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.2c06048