诸如[CH₃NH₃]PbI₃之类的3D ABX₃有机-无机卤化物钙钛矿（OIHP）半导体因其广泛的应用而受到极大的关注。但是，尽管已经有许多基于铅的低维OIHP铁电半导体的报道，但是获得3D ABX₃ OIHP铁电半导体却具有挑战性。近日， 南昌大学Ren-Gen Xiong，东南大学Han-Yue Zhang等采用A位点阳离子[CH₃PH₃]⁺（甲基膦鎓，MP）成功获得了无铅3D ABX₃ OIHP铁电半导体MPSnBr₃。

本文要点：

1）研究发现， MPSnBr₃分别在317 K和354 K处呈现出从铁电m到铁电mm2到顺电m-3m点群的两个不同过渡，同时伴随着MP阳离子的重新定向。MPSnBr₃具有明显的高于室温的铁电性，其直接带隙为2.62eV。

2）有趣的是， MPSnBr₃是一种多轴分子铁电体，铁电极轴数多达12个，远远超过其它OIHP铁电半导体以及传统的无机钙钛矿铁电半导体BiFeO₃（4个极轴）和 BaTiO₃（3个极轴）。

3）此外，MPSnBr₃铁电到顺电相变的机制不仅起源于常见的阳离子有序无序动力学，而且还源自[SnBr₃]^-框架中Sn-Br键的重组， 这在分子铁电学中是前所未有的。

4）除了OIHP铁电半导体中常见的铁电和半导体特性外，MPSnBr₃还显示出有趣的热致变色现象。

该工作报道了一种有前景的A位阳离子用于构建3D ABX₃ OIHP铁电半导体，有望激发对更出色的3D ABX₃ OIHP铁电半导体的进一步探索。

Han-Yue Zhang, et al. Methylphosphonium Tin Bromide: A 3D Perovskite Molecular Ferroelectric Semiconductor. Adv. Mater., 2020

DOI: 10.1002/adma.202005213

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202005213