中国科学院上海硅酸盐研究所系统总结了BiFeO₃材料在传感技术的研究进展与应用前景

中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室陈学锋研究员团队在Advanced Materials上发表题为“BiFeO₃ Materials for Sensing Technology: From Fundamentals to Applications”的综述文章，系统总结了BiFeO₃（BFO）材料在传感技术领域的研究进展与应用前景。

文章首先介绍了BFO材料的基本结构与物理性质，包括其铁电、压电、多铁性以及光电特性。随后，重点综述了基于BFO材料的多种传感器设计与性能优化策略，涵盖气体传感、湿度传感、光电探测、生物传感等领域。文章详细讨论了通过掺杂、缺陷工程、界面调控、异质结构建等手段提升BFO传感性能的最新研究成果，例如：（1）通过La掺杂与氧空位调控，显著提升BFO对NO₂气体的灵敏度与选择性（Adv. Funct. Mater. 2025, 35, 2508001）；（2）采用Zr掺杂的BiFe_0.95Zr_0.05O₃（BFZO）薄膜，通过Zr⁴⁺缺陷钝化与P3HT可见光吸收增强的协同调控，构建优化的n-i-p型ZnO/BFZO/P3HT异质结，实现从紫外到可见光波段内高灵敏、毫秒级快速响应的双波段自供电光电探测（ACS Appl. Mater. Interfaces 2025, 17, 43235-43244）；（3）利用铁电极化与氧空位缺陷协同增强-OH/H₂O吸附，实现基于BiFeO₃的高灵敏度与毫秒级快速响应湿度传感（ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 49965-49974）；进一步通过引入亲水性NaCl并优化组分比例与膜厚结构，显著提升响应幅值与响应/恢复速率，并应用于呼吸监测与非接触控制（ACS Appl. Electron. Mater. 2025, 7, 1842-1851）。以上研究工作得到上海市浦江人才计划、上海市自然科学基金面上项目、中国科学院国际伙伴计划等项目的支持。

文章链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202520682

https://doi.org/10.1002/adfm.202508001

https://doi.org/10.1021/acsami.5c09158

https://doi.org/10.1021/acsami.2c14332

https://doi.org/10.1021/acsaelm.4c02131

BFO的结构-性能-器件关系及多功能传感应用