Stereo‐Active Lone Pairs Induced Giant Polarization in a 2D Ge‐Based Halide Perovskite Antiferroelectric

反铁电性 材料科学 单独一对 卤化物 钙钛矿(结构) 正交晶系 碘化物 电介质 极化(电化学) 凝聚态物理 结晶学 光电子学 化学物理 铁电性 无机化学 晶体结构 分子 物理化学 化学 物理 有机化学
作者
Xiaoqi Li,Zengshan Yue,Fen Zhang,Qianxi Wang,Qingyin Wei,Zhihua Sun,Junhua Luo,Xitao Liu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (12) 被引量:4
标识
DOI:10.1002/adfm.202311944
摘要

Abstract Antiferroelectrics, characterized by electrically controlled antipolar‐polar phase transformation, have attracted tremendous attention as a class of promising electroactive materials for assembling electronic devices. The emerging two‐dimensional (2D) halide perovskites with superior compositional diversity offer an ideal platform for exploring electroactive materials, whereas lead‐free antiferroelectric counterparts are still scarcely reported. Herein, for the first time, a new lead‐free 2D germanium iodide perovskite antiferroelectric ( i ‐BA) 2 CsGe 2 I 7 ( 1 , i ‐BA is iso‐butylammonium) has been presented, which exhibits a high Curie temperature ( T c ) up to 403 K. Remarkably, benefiting from the lone pair stereochemical activity in Ge 2+ induced large structural distortion and Cs + ion off‐center displacement, 1 shows well‐defined double P–E hysteresis loops in a wide temperature range with a giant maximum polarization up to 18.8 µC cm −2 , which achieves a new high record among molecular antiferroelectrics. Moreover, under a low external electric field of 22.5 kV cm −1 , the antipolar‐polar phase transformation in 1 affords a recoverable energy storage density W rec of 0.27 J cm −3 and high storage efficiency up to 79.76%. Such lead‐free halide perovskite antiferroelectric with intriguing antiferroelectric behaviors, including high T c , large polarization and remarkable energy storage properties, is exciting, which provides an alternative candidate for high‐performance antiferroelectrics for environmentally friendly electronic devices.
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