AZrX3(A=Ba, Ca; X=S, Se, Te)钙钛矿结构及光电特性的第一性原理研究

作者：才文文; 贺勇; 张敏^*; 史俊杰

来源：材料导报, 2023, 37(02): 12-17.

• AZrX3钙钛矿
• 电子结构
• 光学性质
• 第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，考虑自旋轨道耦合(SOC)效应，采用Heyd-Scuseria-Ernzerhof (HSE06)杂化泛函对带隙进行修正，系统研究了AZrX3(A=Ba, Ca; X=S, Se, Te)无铅钙钛矿的晶体结构、电子结构和光学性质。结果表明，AZrX3钙钛矿为直接带隙半导体材料，且材料的容忍因子介于0.85～0.95之间、形成能位于-1.09～-1.83 eV/atom之间、分解能介于-0.09～0.06 eV/atom之间，表明AZrX3钙钛矿具有稳定的结构。其中，BaZrS3具有空穴有效质量小(0.21 m0)、载流子迁移率高、可见光吸收范围宽、光吸收系数高(～4×105cm-1)等特点，且光谱极限最大效率(SLME)可达32.36%,高于CH3NH3PbI3(～30%),是很有前途的太阳电池材料。AZrSe3和AZrTe3的光电性质计算显示它们也是潜在的光电材料。AZrX3钙钛矿的研究可为寻找高效无铅的光电材料提供一个新的途径。

• 单位
  内蒙古师范大学