Molecular Symmetry and Geometry Engineering for High‐Temperature Ferroelectricity and Low Coercive Field in Hybrid Metal Halides

铁电性 矫顽力 材料科学 凝聚态物理 居里温度 相变 极地的 极化(电化学) 饱和(图论) 电介质 相(物质) 结晶学 居里 几何学 分子几何学 连续对称 卤化物 金属卤化物 对称(几何) 分子对称性 极性(国际关系) 镜像对称 晶体学点群 领域(数学) 三角锥体分子几何学 金属 过渡金属
作者
Shu‐Yin Jia,Chao‐Yang Chai,Qiang‐Qiang Bi,Xiao Bin Fu,Cheng Dong Liu,Ming Liang Jin,Jing‐Meng Zhang,Wei Wang,Jia-Hang Wu,Rui Zuo,Fei Yang Li,Wen Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e23302-e23302
标识
DOI:10.1002/anie.202523302
摘要

Abstract Optimizing ferroelectric properties is critical for molecule‐based ferroelectrics toward practical applications, including enhanced saturation polarization ( P s ), elevated Curie temperature ( T C ), and reduced coercive field ( E c ). Recent advances in ferroelectrochemistry have provided efficient synthetic strategies to tailor these properties, with a focus on functionalizing organic components. However, the impact of combined molecular symmetry and geometry on ferroelectricity remains less understood. In this work, we construct a series of one‐dimensional ferroelectric hybrid metal halides (HMHs) using C 3v ‐symmetric trigonal pyramidal polar cations to systematically investigate how molecular symmetry and geometry modulate ferroelectric behavior. The model compound (TMS)PbI 3 (TMS = trimethylsulfonium) exhibits ferroelectricity up to its decomposition temperature (530 K), the highest among known HMH ferroelectrics, alongside an exceptionally low E c (0.25 kV cm −1 at 298 K). We demonstrate that the unique C 3v symmetry and trigonal pyramidal geometry of the TMS cation facilitate energy‐favorable uniaxial rotation about the polar 3‐fold axis and 90° polarity flipping during disordering in the ferroelectric–ferroelectric phase transition near 271 K. This partial disorder transition underpins the remarkable high‐temperature ferroelectric phase and low E c . Selenium‐ and phosphorus‐based analogs show similar properties with E c values of 0.55 and 0.47 kV cm −1 , respectively.
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