卤化物钙钛矿材料，凭借其卓越的光电特性，在太阳能电池、发光二极管及光电探测领域受到了广泛而深入的研究。近期，一项令人瞩目的新发现——卤化物钙钛矿材料中的铁电性，引发了学术界的高度关注。针对这一新兴领域，香港城市大学的王锋教授团队通过对卤化物钙钛矿铁电材料最新研究成果的精心梳理，发表了一篇全面且系统的综述，深入剖析了卤化物钙钛矿铁电材料的研究现状。
相较于传统的氧化物钙钛矿铁电体，卤化物钙钛矿铁电体以其独特的结构柔软性、轻质特性以及易于加工的优点，在推动器件小型化与柔性化发展方面展现出了巨大的潜力。正是基于这些显著优势，卤化物钙钛矿铁电体成为了众多学者研究的热点。然而，遗憾的是，尽管已有不少初步的研究与设计尝试，但关于卤化物钙钛矿铁电材料的系统综述却仍显匮乏。
王锋教授团队在综述中，根据卤化物钙钛矿材料的结构维度特征，对不同维度的卤化物钙钛矿铁电材料进行了详尽的展示与分析（如图1所示）。文章开篇便揭示了卤化物钙钛矿材料铁电性的起源，主要归因于离子的相对位移、有机阳离子从无序到有序状态的转变，以及这两种机制的协同作用。随后，作者从Goldschmidt容忍因子的角度出发，详细阐述了卤化物钙钛矿材料从三维结构向二维、一维乃至零维结构演变的潜在可能性。通过深入分析Goldschmidt容忍因子对不同维度钙钛矿结构的约束力，并结合各维度卤化物钙钛矿材料的结构特点，作者指出二维卤化物钙钛矿材料因其较大的结构灵活性，成为设计卤化物钙钛矿铁电体的优选对象。
在探讨二维卤化物钙钛矿材料时，作者特别介绍了两种特殊结构——Ruddlesden-Popper (R-P) 和Dion-Jacobson (D-J) 结构。通过对这两种结构的深入分析，作者指出R-P结构为设计高性能的二维铁电体提供了更多的可能性，为研究者们在设计卤化物钙钛矿铁电体时提供了有益的参考。
此外，针对当前关于MAPbI3（MA = CH3NH3）材料中是否存在铁电性的争议，作者进行了深入的剖析，并指出了争议的关键所在：一方面，MAPbI3的固有性质（如离子迁移、相分离和电荷积累）在结构表征或性能测试过程中可能产生类似铁电的行为，从而增加了判断其是否为铁电体的难度；另一方面，压电力显微镜（PFM）在测试过程中产生的电化学耦合信号与铁电特性的机电耦合信号相近，也进一步加大了分析MAPbI3中铁电性存在与否的难度。
基于卤化物钙钛矿铁电体的独特物理特性，作者还展望了其在铁电光伏、自供电光电探测以及X射线探测等领域的潜在应用前景。最后，作者尝试总结了卤化物钙钛矿铁电材料未来发展的主要挑战，并提出了可能的解决方案，为未来的研究指明了方向。
Emerging Halide Perovskite Ferroelectrics
Weilin Zheng, Xiucai Wang, Xin Zhang, Bing Chen, Hao Suo, Zhifeng Xing, Yanze Wang, Han-Lin Wei, Jiangkun Chen, Yang Guo, Feng Wang*
Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202205410
