具有共存铁电性和层内反铁磁性的二维混合四面体-八面体杂化钙钛矿

《Nature Synthesis》：Two-dimensional mixed tetrahedral–octahedral hybrid perovskites with coexisting ferroelectricity and intralayer antiferromagnetism

二维有机-无机杂化钙钛矿中引入空间位阻大的有机配体可稳定混合四面体-八面体结构，实现铁电性与层内反铁磁性的同步存在，并揭示应变诱导的MTO/Ruddlesden-Popper相可逆转变机制。

　　

摘要

混合四面体-八面体（MTO）结构是Brownmillerite和尖晶石氧化物的典型结构特征，这种结构决定了这些氧化物所表现出的多铁性和磁电耦合现象。然而，在通常采用八面体框架的二维有机-无机钙钛矿（HOIPs）中，这种结构特征尚未被研究。在本研究中，我们发现将空间要求较高的有机配体引入铜卤化物HOIPs中，可以在单晶生长过程中稳定MTO相，使其优先于Ruddlesden–Popper相形成。这种方法制备出一系列具有结构不对称性和多种磁序的MTO钙钛矿。有趣的是，(4,4-二氟哌啶基)₂CuBr₄同时表现出铁电性和层内反铁磁性。通过监测应变介导的相变过程，我们观察到了MTO相与Ruddlesden–Popper相之间的可逆转变。我们的工作拓展了二维HOIPs的结构多样性，超越了传统的八面体框架，为探索新的多铁性和磁电现象提供了理论基础。