研究者らが、光学活性強誘電体における電気的に切り替え可能な円偏光検出を実現(Researchers Realize Electrically Switchable Circularly Polarized Light Detection in Optically Active Ferroelectric)

2026-09-24 中国科学院(CAS)

中国科学院(CAS)福建物质结构研究所の研究チームは、強誘電性と光学活性を併せ持つハイブリッドペロブスカイト強誘電体 BnA₂MA₂Pb₃Br₁₀ を開発し、円偏光(CPL)の検出方向を電気的に切り替えられる光検出デバイスを実現した。材料は自発分極を持ち、405 nm光照射下で約0.25 Vの開放電圧を示したほか、18.3 mA W⁻¹の応答度と3.2×10¹¹ Jonesの検出能を達成した。さらに強誘電分極を反転させると光電流・光電圧の方向が反転し、左旋・右旋CPLに対する選択性も可逆的に切り替わった。CPLに対する異方性因子は最大0.62であった。従来のCPL検出では半導体と大型光学部品の組合せが必要だったのに対し、本研究は自己給電型かつ電気的に再構成可能な偏光感応型光電子デバイスへの応用を示すもので、量子通信、キラルセンシング、高密度光情報記録などへの展開が期待される。

研究者らが、光学活性強誘電体における電気的に切り替え可能な円偏光検出を実現(Researchers Realize Electrically Switchable Circularly Polarized Light Detection in Optically Active Ferroelectric)
Schematic illustration of electrically switchable circularly polarized light detection enabled by ferroelectric polarization reversal. (Image by FJIRSM)

<関連情報>

光活性強誘電体における電気的に切り替え可能な円偏光検出 Electrically Switchable Circularly Polarized Light Detection in Optically Active Ferroelectric

Xin Dong, Zhijin Xu, Yaru Geng, Haotian Wen, Junhua Luo, Lina Li
Angewandte Chemie International Edition  Published: 01 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/ange.5199246

ABSTRACT

Circularly polarized light (CPL) detection is fundamental to advanced photonic and optoelectronic technologies, yet electrically reversible control of CPL selectivity remains a critical challenge. Optically active ferroelectrics are uniquely suited to address this challenge because they integrate symmetry-enabled optical activity, switchable spontaneous polarization, and the bulk photovoltaic effect (BPVE) within a single material platform. Herein, we report an optically active hybrid perovskite ferroelectric, BnA2MA2Pb3Br10 (1; BnA is 3-butenylammonium, MA is methylammonium), in which electrically switchable CPL detection is successfully achieved. Leveraging the BPVE in 1, the device exhibits highly sensitive self-powered CPL detection, with an anisotropy factor of up to 0.62. More importantly, ferroelectric polarization reversal reverses the CPL selectivity, enabling electrically reconfigurable CPL detection. This work establishes optically active ferroelectrics as a viable platform for electrically reconfigurable self-powered chiroptoelectronic devices.

0403電子応用
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