手性极性Dion-Jacobson钙钛矿通过热光电子效应实现了高性能的自主供电圆偏振光检测

《Advanced Functional Materials》：Chiral Polar Dion-Jacobson Perovskites Enable High-Performance Self-Powered Circularly Polarized Light Detection via the Pyro-Phototronic Effect

圆偏振光检测需同时识别光手性并放大信号，二维铅基Dion-Jacobson钙钛矿材料通过自发极化诱导的Pyro-phototronic效应（PPE）实现超宽带响应（405-1625 nm）和高选择性检测（g-Iph=0.49）。材料1-R具有低八面体畸变（Δd=2.6×10??）和近平面无机层结构（Pb—Br—Pb≈170.5°），其载流子迁移率-寿命乘积达3.5×10?? cm2/V，为PPE增强的圆偏振光检测提供高效载流子传输通道。

　　

摘要

圆偏振光（CPL）的检测需要同时识别光的旋性并放大信号。热光电子效应（PPE）通过利用光热极化耦合来显著提升光检测性能，但其在二维铅基Dion–Jacobson（DJ）钙钛矿中的应用尚未得到充分研究。本文首次制备了两种新型的二维DJ型混合钙钛矿（R/S-4PE）PbBr₄（1-R/1-S，R/S-4PE = R/S-4-吡啶-乙胺），这些钙钛矿具有P₁手性极性空间群，可用于高性能的自供电CPL检测。具体而言，1-R材料具有极低的八面体畸变（Δd = 2.6 × 10^?4）和近乎平面的无机层结构（Pb─Br─Pb ≈ 170.5°），并且具有较高的载流子迁移率与寿命乘积（μτ）（3.5 × 10^?4 cm² V^?1），从而实现了高效的载流子传输。由于自发极化（P_s）效应，1-R材料对可见光到近红外-II区域（405 – 1625 nm）的光具有超宽带响应。此外，通过利用手性诱导的旋性选择性与PPE的协同作用，成功实现了自供电CPL检测，其在405 nm处的各向异性因子（g_Iph）高达0.49，远超大多数CPL检测材料（通常≤0.3）。本研究首次在铅基DJ型钙钛矿中实现了PPE效应，展示了超宽带的自驱动热光电子响应和高效率的CPL检测能力，为新型CPL检测器的发展奠定了基础。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。