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数量:16 (6)多型性在卤化铅钙钛矿:进化的调查
文澜约瑟夫*
收到:2021年11月11日;接受:2021年11月15日;发表:2021年11月30日
引用:文澜j .多型性在卤化铅钙钛矿:Evolutonary调查。物理化学印第安纳j . 2021; 16 (6): 158
文摘
沿着h111i轴装得满满的AX3层堆积构成标准ABX3立方钙钛矿结构。除了一个接一个的中间多种类型的序列,可以创建一个等价的六角拥挤不堪的网络。在内部,有组合的脸,cornersharing八面体链能够显著影响材料的物理性质。多型现象的热力学CsPbI3和CsPbBr3调查。密度泛函理论总能量利用paramaterize轴Ising-type模型哈密顿和线性立方pseudo-spin的相关条款。多种类型的相空间,扩大与层数指数,探讨利用遗传算法。CsPbX3的基态结构多种类型的调查,以确定多型性特征,如独特的层配置和对称禁止序列。
介绍
在固态化学和物理,钙钛矿是一个重要的和自适应的结构类型。自20095年第一次出版光敏吸收器,金属卤化物钙钛矿取得了重大关注光伏材料,与电源转换效率(PCE)从3.8%增长到目前的25.5%的记录。6合成大面积单晶钙钛矿lms,挑战性由于激烈的竞争阶段,提高太阳能电池的关键技术之一是基于混合有机-无机钙钛矿等MAPbI3 14 CH3NH3 + (MA)和FAPbI3 (FA 14 CH (NH2) 2 +)或无机卤化铅钙钛矿CsPbBr3和CsPbI等。在温度为低80 C, 7 MAPbI3降解,释放CH3I和NH3气体,创造一个长期稳定的问题。前沿钙钛矿成分利用太阳能细胞看到包括FA +和Cs +网站阳离子,与报道高达25.2%的pc 8和9 20.4%,分别。
原位光学显微镜证实存在的立方和六角域FAPbI3纳米线,表明阶段可以共存as-synthesized钙钛矿晶体。15在相界面,作者提出了一个无序无定形界面层变形和倾斜的正八面体。混合钙钛矿MA1xFAxPbI3 (x 14 0.5, 1)是最近报道,与特征表明一个intergrain 2 h阶段的存在。氧化多种类型的工程,为六角证明钙钛矿在各种能源相关的应用程序中,可以提供独特的电子和离子传输特性。多型性在卤化铅钙钛矿也被认为是积极的访问。在0 K,采用基于计算发现d-FAPbI3的形成焓是70伏/单位低于aFAPbI3公式。六角CsPbBr3 / CsPbI3阶段的形成焓是40兆电子伏/ 90伏/公式单位高于/低于相应的立方阶段0 K,根据我们的密度泛函理论(DFT)计算。
计算方法
在这项工作中,我们使用不同的计算机模拟方法。DFT可以提供rst-principles总能量是可靠的,但这仅限于小多型体堆积序列。结果,快速预测多种类型的能量和量化的多种类型的障碍模型哈密顿技术使用。
训练数据- DFT计算为每个训练集的多种类型的使用做了维也纳从头开始模拟包(VASP)和常规frozen-core投影仪augmentedwave(爪子)技术。基函数,截止能源是420 eV。exchange-correlation计算广义梯度近似(GGA) Perdew-Burke-Ernzerhof功能的固体(PBEsol)。
模型建设——每个相关函数的总和,Pisi, Pisisi + 1,等等,数值计算得到的相互作用系数模型哈密顿。相关的相互作用系数,j₀j - 1,等等,通过求解线性矩阵提供获得最小二乘解。
遗传算法——遗传算法被创建模型哈密顿的目标函数快速确定基态堆积序列对于一个给定的层数。迭代的最大数量,人口规模,突变概率,精英比,交叉概率,和父母的部分都执行这个算法时需要考虑的参数。这些设置可以调整跟踪和提高算法的性能。在结果部分,你会发现聚合值。
结果
订购能源CsPbX3的多种类型的可用于确定其热力学稳定性。两个邻国PbX6——正八面体也加入了与face-sharing (h)或corner-sharing (c)配置整个堆链多型体,产生一个独特的叠层顺序为每个多型的,这决定了层之间的相互作用及其成形性。马德隆能源基于点费用应该适当描述阶段能量离子晶体。然而,由于离子极化的影响,我们发现CsPbX3以外的这个政权。马德隆能量的多种类型的两个金属卤化物钙钛矿CsPbBr3和CsPbI3计算理想的离子晶格的假设下,我们发现立方3 c应该最稳定的阶段。此外,阴离子的可观的功能分化CsPbI3和CsPbBr3多种类型的建议阴离子两极分化的重要性;然而,Pb2 +也是高度可极化的由于孤对电子(6 s2),这增加了离子介质响应。
结论
序列的脸,corner-sharing PbX6正八面体可以用来描述一个家庭钙钛矿的多种类型的。详尽的rst-principles计算资源和时间密集由于造成的组合爆炸增加堆积序列的周期性。一个Ising-type模型哈密顿是为了解决这个困难,和总能源对于每个给定的叠层顺序现在可以很快确定。基态结构一个N层多型体hncm被发现利用遗传算法。没有列举的序列,该技术可以收敛到最低能源序列在几秒钟内。我们发现对称禁止序列由于高原的收敛行为,减少了可能的有效配置的数量的h和c构建多种类型的结构。
