全无机卤化铅钙钛矿的结构、热力学稳定性和电子性质（英文）

作者：李亚文; 那广仁; 罗树林; 贺欣^*; 张立军^*

来源：Acta Physico - Chimica Sinica, 2021, 37(04): 161-167.

• 无机卤化物钙钛矿
• 光电性质
• 第一性原理计算
• 电子结构

有机-无机杂化卤化铅钙钛矿因具有独特的电子和光学特性,已经成为光电领域最有前途的材料。但是,有机-无机钙钛矿材料及器件稳定性差,限制了其实际应用。与杂化钙钛矿相比,全无机卤化物钙钛矿CsPbX3 (X=Cl,Br,I)显示出更强的热稳定性。全无机卤化物钙钛矿CsPbX3具有多个晶型,在不同的温度下呈不同相结构。目前,关于CsPbX3的结构和物理性质仍存在争议。本文我们针对三个晶相α-,β-和γ-CsPbX3的结构,热力学稳定性和电子性质进行了全面的理论研究。第一性原理计算表明,从高温α相到低温β相,然后再到γ相的相变伴随着PbX6八面体的畸变。零温形成能计算表明,γ相最稳定,这与实验中γ相为低温稳定相的结论一致。电子性质计算表明,所有CsPbX3钙钛矿都表现出直接带隙性质,并且带隙值从α相到β相再到γ相逐渐增加。这是由于相变发生时,Pb-X成键强度逐渐减弱,使价带顶能量降低,进而带隙增加。在所有相中,α相结构中较强的Pb-X相互作用,导致了较强的带边色散,使其具有较小的载流子有效质量。

• 单位
  吉林大学; 集成光电子学国家重点实验室