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Unprecedented Ferroelectric–Antiferroelectric–Paraelectric Phase Transitions Discovered in an Organic–Inorganic Hybrid Perovskite
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2017-06-15 , DOI: 10.1021/jacs.7b04693 Peng-Fei Li 1 , Wei-Qiang Liao 1 , Yuan-Yuan Tang 1 , Heng-Yun Ye 1 , Yi Zhang 1 , Ren-Gen Xiong 1
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2017-06-15 , DOI: 10.1021/jacs.7b04693 Peng-Fei Li 1 , Wei-Qiang Liao 1 , Yuan-Yuan Tang 1 , Heng-Yun Ye 1 , Yi Zhang 1 , Ren-Gen Xiong 1
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As a promising candidate for energy storage capacitors, antiferroelectric (AFE) materials have attracted great concern due to their congenital advantages of large energy storage ability from double polarization versus electric field (P-E) hysteresis characteristics in contrast to ferroelectrics and linear dielectrics. However, antiferroelectricity has only been discovered in inorganic oxides and some hydrogen-bonded molecular systems. In view of the structural diversity and unique physical properties of organic-inorganic hybrid system, it remains a great opportunity to introduce antiferroelectricity into organic-inorganic hybrid perovskites. Here, we report that polarizable antiparallel dipole arrays can be realized in an organic-inorganic hybrid perovskite, (3-pyrrolinium)CdBr3, which not only exhibits an excellent ferroelectric property (with a high spontaneous polarization of 7.0 μC/cm2), but also presents a striking AFE characteristic revealed by clear double P-E hysteresis loops. To the best of our knowledge, it is the first time that such successive ferroelectric-antiferroelectric-paraelectric phase transitions have been discovered in organic-inorganic perovskites. Besides, a giant dielectric constant of 1600 even at high frequency of 1000 kHz and a bulk electrocaloric effect with entropy change of 1.18 J K-1 kg-1 under 7.41 kV/cm are also observed during the phase transition. Apparently, the combined striking AFE characteristic and giant dielectric constant make (3-pyrrolinium)CdBr3 a promising candidate for next generation high-energy-storage capacitors.
中文翻译：
在有机-无机杂化钙钛矿中发现前所未有的铁电-反铁电-顺电相变
作为储能电容器的有希望的候选者，反铁电（AFE）材料因其与铁电体和线性电介质相比具有双极化对电场（PE）滞后特性的大储能能力的先天优势而备受关注。然而，反铁电性仅在无机氧化物和一些氢键分子系统中被发现。鉴于有机-无机杂化体系的结构多样性和独特的物理性质，将反铁电性引入有机-无机杂化钙钛矿仍然是一个很好的机会。在这里，我们报告了可极化反平行偶极子阵列可以在有机-无机杂化钙钛矿（3-吡咯啉）CdBr3 中实现，它不仅表现出优异的铁电性能（具有 7.0 μC/cm2 的高自发极化），而且通过清晰的双 PE 磁滞回线显示出惊人的 AFE 特性。据我们所知，这是第一次在有机-无机钙钛矿中发现这种连续的铁电-反铁电-顺电相变。此外，在相变过程中还观察到即使在 1000 kHz 的高频下也具有 1600 的巨介电常数和在 7.41 kV/cm 下熵变化为 1.18 J K-1 kg-1 的体电热效应。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。但也呈现出明显的双 PE 磁滞回线所揭示的惊人 AFE 特性。据我们所知，这是第一次在有机-无机钙钛矿中发现这种连续的铁电-反铁电-顺电相变。此外，在相变过程中还观察到即使在 1000 kHz 的高频下也具有 1600 的巨介电常数和在 7.41 kV/cm 下熵变化为 1.18 J K-1 kg-1 的体电热效应。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。但也呈现出明显的双 PE 磁滞回线所揭示的惊人 AFE 特性。据我们所知，这是第一次在有机-无机钙钛矿中发现这种连续的铁电-反铁电-顺电相变。此外，在相变过程中还观察到即使在 1000 kHz 的高频下也具有 1600 的巨介电常数和在 7.41 kV/cm 下熵变化为 1.18 J K-1 kg-1 的体电热效应。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。这是首次在有机-无机钙钛矿中发现这种连续的铁电-反铁电-顺电相变。此外，在相变过程中还观察到即使在 1000 kHz 的高频下也具有 1600 的巨介电常数和在 7.41 kV/cm 下熵变化为 1.18 J K-1 kg-1 的体电热效应。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。这是首次在有机-无机钙钛矿中发现这种连续的铁电-反铁电-顺电相变。此外，在相变过程中还观察到即使在 1000 kHz 的高频下也具有 1600 的巨介电常数和在 7.41 kV/cm 下熵变化为 1.18 J K-1 kg-1 的体电热效应。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。在相变期间也观察到 41 kV/cm。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。在相变期间也观察到 41 kV/cm。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。
更新日期：2017-06-15
中文翻译：
在有机-无机杂化钙钛矿中发现前所未有的铁电-反铁电-顺电相变
作为储能电容器的有希望的候选者，反铁电（AFE）材料因其与铁电体和线性电介质相比具有双极化对电场（PE）滞后特性的大储能能力的先天优势而备受关注。然而，反铁电性仅在无机氧化物和一些氢键分子系统中被发现。鉴于有机-无机杂化体系的结构多样性和独特的物理性质，将反铁电性引入有机-无机杂化钙钛矿仍然是一个很好的机会。在这里，我们报告了可极化反平行偶极子阵列可以在有机-无机杂化钙钛矿（3-吡咯啉）CdBr3 中实现，它不仅表现出优异的铁电性能（具有 7.0 μC/cm2 的高自发极化），而且通过清晰的双 PE 磁滞回线显示出惊人的 AFE 特性。据我们所知，这是第一次在有机-无机钙钛矿中发现这种连续的铁电-反铁电-顺电相变。此外，在相变过程中还观察到即使在 1000 kHz 的高频下也具有 1600 的巨介电常数和在 7.41 kV/cm 下熵变化为 1.18 J K-1 kg-1 的体电热效应。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。但也呈现出明显的双 PE 磁滞回线所揭示的惊人 AFE 特性。据我们所知，这是第一次在有机-无机钙钛矿中发现这种连续的铁电-反铁电-顺电相变。此外，在相变过程中还观察到即使在 1000 kHz 的高频下也具有 1600 的巨介电常数和在 7.41 kV/cm 下熵变化为 1.18 J K-1 kg-1 的体电热效应。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。但也呈现出明显的双 PE 磁滞回线所揭示的惊人 AFE 特性。据我们所知，这是第一次在有机-无机钙钛矿中发现这种连续的铁电-反铁电-顺电相变。此外，在相变过程中还观察到即使在 1000 kHz 的高频下也具有 1600 的巨介电常数和在 7.41 kV/cm 下熵变化为 1.18 J K-1 kg-1 的体电热效应。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。这是首次在有机-无机钙钛矿中发现这种连续的铁电-反铁电-顺电相变。此外，在相变过程中还观察到即使在 1000 kHz 的高频下也具有 1600 的巨介电常数和在 7.41 kV/cm 下熵变化为 1.18 J K-1 kg-1 的体电热效应。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。这是首次在有机-无机钙钛矿中发现这种连续的铁电-反铁电-顺电相变。此外，在相变过程中还观察到即使在 1000 kHz 的高频下也具有 1600 的巨介电常数和在 7.41 kV/cm 下熵变化为 1.18 J K-1 kg-1 的体电热效应。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。在相变期间也观察到 41 kV/cm。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。在相变期间也观察到 41 kV/cm。显然，结合惊人的 AFE 特性和巨大的介电常数使（3-吡咯啉）CdBr3 成为下一代高储能电容器的有希望的候选者。
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