二维半导体由于其固有的各向异性、独特的能带结构和高度可调的特性，在光电领域引发了广泛的研究兴趣。特别是，二维半导体中铁电性的发现为这一领域注入了新的活力，其各向异性、铁电性和半导体特性的耦合将为下一代光电应用提供理想平台。

二维有机-无机卤化物钙钛矿因其强的各向异性而受到极大的关注，其有机阳离子的高运动自由度和无机框架的大偏心位移为产生对称性破缺和铁电性提供可能。近年来，锗基卤化物钙钛矿颇受关注，Ge²⁺中孤对电子的显著立体化学表达有利于引起强的八面体畸变和对称性破缺。探索二维锗基卤化物钙钛矿铁电半导体对于理解二维尺度上铁电性和半导体特性的相互作用具有重要意义。

近日，中国科学院福建物构所结构化学国家重点实验室“无机光电功能晶体材料”罗军华研究员、刘希涛研究员团队基于分子降维的策略，将大尺寸烷基胺引入3D CsGeI₃，获得了一系列二维层状锗碘钙钛矿铁电半导体A₂CsGe₂I₇[其中A = PA (正丙胺)，BA (正丁胺)和AA (正戊胺)]，这些化合物表现出优异的铁电特性、半导体特性及体光伏效应。

单晶X射线衍射结果分析表明这些化合物均结晶于极性空间群Cmc2₁，其有机组分与无极框架沿a轴方向堆叠，表现出强的结构各向异性。受Ge²⁺中强孤对电子立体化学活性表达的影响，其[GeI₆]^4-八面体表现出大的畸变。其中Ge与I形成三个长键、三个短键，表现出大的偏心位移，有利于产生大的自发极化。进一步地，作者利用双波法表征了这些化合物的铁电性能，其自发极化高达10.5 μC/cm²，优于许多已报道的铅基类似物。

结合优异的铁电特性与半导体特性，化合物BA₂CsGe₂I₇表现出独特的体光伏特性，短路电流密度高达81.25 μA/cm²。同时其体光伏电流表现出对光偏振角度的依赖性，在自驱动偏振光电探测方面展现出巨大潜力。

该工作利用分子降维的策略，提供了一种全新的具有优异铁电性能与半导体特性的二维铁电半导体体系，为实现各向异性、铁电性、半导体特性的耦合提供了理想平台。

Two-Dimensional Layered Germanium Iodide Perovskite Ferroelectric Semiconductors

Xiaoqi Li Jie Bie, Qianxi Wang, Kai Li, Yicong Lv, Xiantan Lin, Shuang Chen, Prof. Zhihua Sun, Prof. Xitao Liu, Prof. Junhua Luo

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202424058