Two-dimensional (2D) materials have been well developed for polarization-sensitive photodetection, while new 2D members used in shortwave region (>2.5 eV) still remain scarce. The family of 2D hybrid perovskite ferroelectrics, in which the coupling of spontaneous polarization ( Ps) and light benefits dissociation of photoinduced carriers, has shown great potential in this portfolio. Here, we report a new 2D hybrid perovskite ferroelectric, [CH3(CH2)3NH3]2(CH3NH3)Pb2Br7 (1), which exhibits a superior Ps of 3.6 μC/cm2 and a relatively wide bandgap (∼2.55 eV). The unique 2D perovskite motif results in an intrinsic anisotropy of optical absorption (the ratio αc/αa ≈ 1.9 at 405 nm), involving its polarization-sensitive activity. As expected, the strongest photoresponses were observed along the c-axis (i.e., parallel to Ps), along with a large dichroism ratio ( Iphc/ Ipha ≈ 2.0) and highly sensitive detectivity up to ∼109 Jones. Further, crystal-device of 1 shows a fast responding rate (∼20 μs) and excellent antifatigued merits. As pioneering work, 1 is the first polarization-sensitive ferroelectric in the new branch of 2D hybrid perovskites. Such intriguing behaviors make 1 a potential candidate for the shortwave polarized-light detection, which also sheds light on new functionalities for future optoelectronic application of hybrid perovskites.

Two-dimensional (2D) layered hybrid perovskites have shown great potential in optoelectronics, owing to their unique physical attributes. However, 2D hybrid perovskite ferroelectrics remain rare. The first hybrid ferroelectric with unusual 2D multilayered perovskite framework, (C4 H9 NH3 )2 (CH3 NH3 )2 Pb3 Br10 (1), has been constructed by tailored alloying of the mixed organic cations into 3D prototype of CH3 NH3 PbBr3 . Ferroelectricity is created through molecular reorientation and synergic ordering of organic moieties, which are unprecedented for the known 2D multilayered hybrid perovskites. Single-crystal photodetectors of 1 exhibit fascinating performances, including extremely low dark currents (ca. 10-12 A), large on/off current ratios (ca. 2.5×103 ), and very fast response rate (ca. 150 μs). These merits are superior to integrated detectors of other 2D perovskites, and compete with the most active CH3 NH3 PbI3 .

A new beryllium-free borate Rb3Al3B3O10F has been synthesized and characterized by single-crystal X-ray diffraction. It features a framework structure consisting of alveolate [Al3(BO3)3OF]∞ layers tightly bound via Al-O and Al-F bridged bonds, with the in-layer [BO3](3-) groups in nearly coplanar and aligned arrangement. This compound is transparent down to 200 nm and is phase-matchable with a powder second-harmonic generation efficiency of 1.2 times that of KH2PO4. Remarkably, it exhibits a strong interlayer bonding which is about one order larger than that of the benchmark KBe2BO3F2, thus no layering tendency was observed during the crystal growth. In addition, it is nonhygroscopic and thermally stable up to ∼1462 K. These attributes make Rb3Al3B3O10F a promising nonlinear optical crystal in the deep-ultraviolet region. First-principles calculations, combined with the anionic group theory, were adopted to rationalize the optical properties.

Perovskite ferroelectrics with prominent nonlinear optical absorption have attracted great attention in the field of photonics. However, they are traditionally dominated by inorganic oxides and exhibit relatively small nonlinear optical absorption coefficients, which hinder their further applications. Herein, we report a new organic–inorganic hybrid bilayered perovskite ferroelectric, (C4H9NH3)2(NH2CHNH2)Pb2Br7 (1), showing an above-room-temperature Curie temperature (∼322 K) and notable spontaneous polarization (∼3.8 μC cm–2). Significantly, the unique quantum-well structure of 1 results in intriguing two-photon absorption properties with a giant nonlinear optical absorption coefficient as high as 5.76 × 103 cm GW–1, which is almost two-orders of magnitude larger than those of mostly traditional all-inorganic perovskite ferroelectrics. To our best knowledge, 1 is the first example of hybrid ferroelectrics with giant two-photon absorption coefficient. The mechanisms for ferroelectric and two-photon absorption are revealed. This work will shed light on the design of new ferroelectrics with two-photon absorption and promote their potentials in the photonic application.

The non-π-conjugated sulfate system has long been overlooked as potential deep-UV nonlinear optical (NLO) materials. Here we report two asymmetric anhydrous sulfates, namely, NH4NaLi2(SO4)2 (Ι) and (NH4)2Na3Li9(SO4)7 (Π), which consist of non-π-conjugated [SO4]2- anions. Their single crystals can be readily grown by a facile evaporation method from water solution. Both sulfates are transparent down to the deep-UV region. Interestingly, there is a large NLO gap between I and Π, with phase-matching NLO responses of 1.1 and 0.5 times that of the benchmark KH2PO4, respectively. The first-principles studies reveal that the non-π-conjugated [SO4]2- anions are the dominate NLO-active groups, and the large NLO gap between I and Π can be ascribed to the nonbonding O 2 p orbitals of different orientations in the crystallographically independent S1O4 groups. This work provides an innovative non-π-conjugated source that is distinct from the traditional π-conjugated ones for deep-UV NLO materials.

Abstract Perovskite‐type ferroelectrics composed of organometallic halides are emerging as a promising alternative to conventional photovoltaic devices because of their unique photovoltaic effects (PVEs). A new layered perovskite‐type photoferroelectric, bis(cyclohexylaminium) tetrabromo lead ( 1 ), is presented. The material exhibits an exceptional anisotropy of bulk PVEs. Upon photoexcitation, superior photovoltaic behaviors are created along its inorganic layers, which are composed of corner‐sharing PbBr 6 octahedra. Semiconducting activity with remarkable photoconductivity is achieved in the vertical direction, showing sizeable on/off current ratios (>10 4 ), which compete with the most active photovoltaic material CH 3 NH 3 PbI 3 . In 1 the temperature‐dependence of photovoltage coincides fairly well with that of polarization, confirming the dominant role of ferroelectricity in such highly anisotropic PVEs. This finding sheds light on bulk PVEs in ferroelectric materials, and promotes their application in optoelectronic devices.

In lensless imaging using a Fresnel zone aperture (FZA), it is generally believed that the resolution is limited by the outermost ring breadth of the FZA. The limitation has the potential to be broken according to the multi-order property of binary FZAs. In this Letter, we propose to use a high-order component of the FZA as the point spread function (PSF) to develop a high-order transfer function backpropagation (HBP) algorithm to enhance the resolution. The proportion of high-order diffraction energy is low, leading to severe defocus noise in the reconstructed image. To address this issue, we propose a Compound FZA (CFZA), which merges two partial FZAs operating at different orders as the mask to strike a balance between the noise and resolution. Experimental results verify that the CFZA-based camera has a resolution that is double that of a traditional FZA-based camera with an identical outer ring breadth and can be reconstructed with high quality by a single HBP without calibration. Our method offers a cost-effective solution for achieving high-resolution imaging, expanding the potential applications of FZA-based lensless imaging in a variety of areas.

Abstract Chiral hybrid perovskites (CHPs) with inherent chirality, dimensional tunability, and excellent semiconducting features are proved to be an ideal platform to study spin and helicity‐related physical phenomenon. However, due to their intrinsic thermodynamic unfavorability, there are many CHPs with exotic structures, such as superlattice‐type 2D heterostructures, which are covered by their transient lifespan caused by phase instability during the crystallization process. This limitation hinders the attempt to further explore and understand the chiral structure‐function relationship. Here, CHPs (R/SCPEA) 2 PbI 4 ·(R/SCPEA) 2 FAPb 2 I 7 ( R/S1‐2 , R/S‐CPEA = (R/S)‐1‐(4‐chlorophenyl)ethylammonium FA = formidinum) is obtained with asymmetric multiple‐quantum‐well architectures through kinetically‐controlled self‐assembly. Structural analysis identified the unique natural monolayer‐bilayer recurring heterostructures of 1–2 with sub‐nanometer accuracy and potentially non‐degenerate chiral environment. Such novel structures in 1–2 provide them fascinating multiple absorption‐emission features. Meanwhile, the chirality of 1–2 is confirmed by vibrational circular dichroism and angle‐dependent photocurrent measurement, provoking its potential in chiral optoelectronic devices. The work extends the understanding of CHP growth and will stimulate further exploration and synthesis of extraordinary chiral heterostructures, which may pave the way for the development of chiral optoelectronics and spintronics.