Influence of the organic cation disorder on photoconductivity in ethylenediammonium lead iodide, NH3CH2CH2NH3PbI4
本文报道了一种有机无机化合物，碘化铅乙二胺（NH_3CH_2CH_2NH_3PbI_4）的合成和晶体结构。基于同步加速器的单晶X射线衍射实验表明，原始的和热处理的晶体不同的有机阳离子的行为，其特征在于在热处理的晶体中的部分无序。基于电流电压测量，增加的有机阳离子的无序与增强的光电导性。该化合物可能是卤化铅钙钛矿基光电子器件界面工程的潜在候选物。
2021-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral rotation-induced ferroelectricity in cation ordered perovskites
对电场可调的电、磁和轨道（EMO）材料的日益增长的需求重新引起了人们对复杂钙钛矿氧化物中的铁电性及其与EMO性质的耦合的兴趣。实现自发极化的历史设计策略涉及二阶Jahn-Teller（SOJT）活性阳离子的掺入。然而，挑战在于，这种机制仅限于特定的化学物质，并且所产生的极性畸变在很大程度上与EMO特性无关，从而限制了它们作为场可调谐多功能技术材料的用途。在这里，我们报告的晶体化学标准，绕过这些限制，并使新材料的合理设计显示八面体旋转诱导铁电性-一种创新的路线，实现电极化的强度，而不需要SOJT阳离子-从非极性积木。该策略利用了中心八面体旋转模式，其强烈耦合到EMO性质，以及在非极性$AB$ O $_3$钙钛矿中通常观察到的阳离子排序。通过将可切换的电极化的强度与过渡金属氧八面体的连接性结合，可以对材料性质进行电场控制。
2012-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Mixed Formamidinium-Methylammonium Lead Iodide perovskite from first-principles: Hydrogen-bonding impact on the electronic properties
具有混合有机阳离子如甲基铵和甲脒鎓的杂化钙钛矿由于其改善的稳定性和改变组成来调节其性质的能力而引起了人们的兴趣。在这项工作中，我们报告的局部变化的结构和电子性质的混合A-位阳离子MA/FA碘化铅钙钛矿FAXMA 1-XPBI 3评价静态第一性原理计算在某些结构中的有机阳离子的取向的结果，从检查一些组合物的能量景观。在A位的阳离子置换形成固溶体导致无机PbI 6八面体的倾斜增加：在富FA化合物中，FA被较小的阳离子如MA置换是为了补偿较小阳离子提供的减少的空间填充，而在富MA化合物中是为了扩大较大阳离子所需的空间。事实上，八面体倾斜的影响超过了确定这些有机阳离子混合物的带隙的晶胞尺寸。计算结果表明，纯化合物中碘阴离子的氢键所起的关键作用在阳离子混合钙钛矿中得以保留。结果发现，MA-I键保持强于FA-I键在整个组合物范围内，无论单位细胞的膨胀作为FA含量的增加。我们的计算揭示了氢键如何稳定非成键的I-5 p轨道，空间上垂直于Pb-I-Pb键轴，当H-I相互作用发生时降低它们的能量，这将解释氢键在混合钙钛矿的结构稳定中的众所周知的作用。这些结果有助于理解在卤化铅钙钛矿物理中A位阳离子混合所起的作用。
2021-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Preserving the Stoichiometry of Triple-Cation Perovskites by Carrier-Gas-Free Antisolvent Spraying
在溶液处理的卤化铅钙钛矿层的制造过程中使用抗溶剂越来越普遍。通常，在旋涂过程中通过移液来施加抗溶剂，这通常不可逆地改变钙钛矿层的组成，导致在钙钛矿层的表面和本体处形成PbI2。在这里，我们证明了通过经由无载气喷涂施加反溶剂，钙钛矿层的化学计量比得到更好的保持。因此，在倒置结构中制造的三重阳离子光伏器件的光伏性能得到增强，这主要是由于开路电压的增加。通过探索不同体积的反溶剂，我们表明，喷雾少至60 μ L的结果，在设备与功率转换效率高达21%。此外，具有喷雾的反溶剂的太阳能电池比通过吸移反溶剂制造的太阳能电池更稳定。
2022-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Cation and anion substitutions in hybrid perovskites: solubility limits and phase stabilizing effects
有机或无机（A）金属（M）卤化物（X）钙钛矿（AMX 3）是为开发高效、低成本和多结太阳能转换器件奠定基础的半导体材料。目前，使用含有甲基铵、甲脒、Cs和Rb以及碘、溴和氯作为阴离子的混合组合物获得最佳效率。了解基本性质，如晶体结构及其对带隙的影响，以及它们的相稳定性是必不可少的。在本系统的研究中，X射线衍射和光致发光光谱被应用于评估具有混合成分的混合钙钛矿的结构和光电性能。
2018-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the impact of organic cation passivation on structural and optoelectronic properties of two-dimensional perovskites thin films
本文通过DFT计算系统研究17种有机阳离子对二维钙钛矿薄膜的钝化效应，揭示其酸碱作用与氢键机制，并筛选出FPEA、PEA和BtA三种最具应用潜力的阳离子。
2024-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Orbital Engineering in Three Dimensional Halide Perovskites towards Two Dimensional Properties with Strong Anisotropy
双钙钛矿A2 B（I）B（III）X6（A=一价阳离子; B（I）/B（III）=金属阳离子; X =卤素）作为无Pb（II）替代物的发现引起了广泛关注，使得可以引入d-区金属阳离子（例如，d 0和d10）转化为卤化物钙钛矿。然而，目前，有相当有限的见解为d-区金属阳离子为基础的卤化物钙钛矿的潜在的成键轨道。在这里，我们提出了一种轨道工程策略，通过合理控制金属阳离子的d轨道与卤化物p轨道杂化，在三维（3D）卤化物钙钛矿中构建二维（2D）电子结构。以Cs_2Au（I）Au（III）I_6为例，利用第一性原理计算，证明了通过两种不同d轨道构型的金属阳离子的结合，可以同时实现导带和价带的平坦化.预测的载流子迁移率在Cs2 Au（I）Au（III）I6中沿面内和面外方向显示出巨大的各向异性，进一步证实了2D电子性质。此外，还观察到了各向异性的静态双电子常数和杨氏模量。更重要的是，发现Cs2 Au（I）Au（III）I6在卤化物钙钛矿中具有优异的机械柔性和超小的剪切模量。我们的工作为实现三维卤化物钙钛矿的低维电子特性提供了有价值的指导。
2019-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Interplay between organic cations and inorganic framework and incommensurability in hybrid lead-halide perovskite CH3NH3PbBr3
混合铅-卤化物钙钛矿中的有机-无机耦合是使这些新兴材料的出色光伏性能合理化的核心问题。在这里，我们比较和对比的混合CH 3 NH3 PbBr 3和无机CsPbBr 3铅卤化物钙钛矿的结构和动力学的演变与温度，使用拉曼光谱和单晶X-射线衍射。结果表明，它们的有序-无序转变之间形成鲜明对比，突然的混合，而无机钙钛矿平滑。X射线衍射观察到一个中间的无公度相之间的有序和无序相在CH 3 NH3 PbBr 3。低频拉曼散射捕获的外观的一个尖锐的软模式的无公度相，归因于理论预测的amplitudon模式。我们的工作突出了有机阳离子CH 3 NH3+和铅卤化物框架的结构动力学之间的相互作用，并揭示了有机和无机部分的倾向之间的竞争，以最大限度地减少混合钙钛矿结构的无公度相的能量。
2017-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Characterizing the Influence of Charge Extraction Layers on the Performance of Triple-Cation Perovskite Solar Cells
选择合适的电荷传输层和抑制吸收层界面处的非辐射复合对于最大化卤化物钙钛矿太阳能电池的效率至关重要。本工作采用不同的富勒烯基电子输运层和不同的自组装单分子膜作为空穴传输层制备了高质量的钙钛矿薄膜和器件。然后，我们对各种不同的电学，光学和基于光电发射的表征技术进行了比较研究，以量化太阳能电池，各个层以及重要的是它们之间的界面的特性。此外，我们强调了不同测量的局限性和问题，通过结合不同的方法和不同的策略从实验原始数据中提取信息所获得的见解。
2023-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Azetidinium Lead Iodide for Perovskite Solar Cells
杂化有机-无机钙钛矿已被确立为新兴光致发光的良好候选材料，据报道器件效率超过22%。目前只有两种有机阳离子，甲基铵和甲脒，它们产生具有适合光伏器件的带隙的3D钙钛矿。许多计算研究已经将氮杂环丁烷钥鉴定为用于合成有机-无机钙钛矿的潜在的第三阳离子，但是迄今为止还没有公开含氮杂环丁烷钥的钙钛矿的实验报告。在这里，我们首次制备了氮杂环丁烷碘化铅，并表明它是一种稳定的亮橙色材料，可以成功地用作太阳能电池的吸收层。我们还表明，它是可能的，使混合阳离子装置通过添加氮杂环丁烷阳离子甲基铵碘化铅。与甲基铵碘化铅电池相比，混合的氮杂环丁烷鎓-甲基铵电池显示出改善的性能和降低的滞后。
2017-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Cation Dynamics in Hybrid Halide Perovskites
混合卤化物钙钛矿半导体表现出复杂的动力学无序，同时也具有理想的光电应用，包括光电子学的性能。然而，这些材料在结构和组成上不同于由四面体配位元素组成的“传统”化合物半导体，其平均价电子数为硅。如这里所讨论的，混合卤化物钙钛矿的额外的动态自由度是其许多潜在的变革性物理性质的基础。这些材料的原子动力学的中子散射和光谱学研究已经产生了重要的见解的功能特性。具体来说，非弹性中子散射已被用来阐明声子能带结构，和准弹性中子散射（QENS）揭示了性质的不相关的动力学有关的分子重新取向。了解这些复杂的半导体动力学阐明了温度依赖的相稳定性和起源的缺陷容忍电子输运从高度极化的介电响应。此外，混合钙钛矿的动态自由度为应用工程和创新提供了额外的机会。
2020-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Multi-scale model for disordered hybrid perovskites: the concept of organic cation pair modes
我们利用相对论密度泛函理论（DFT）研究了有机-无机杂化钙钛矿$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^{}\text{PbI}_3^{}$的性质。为了我们的分析，我们引入了$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^+$“对模式”的概念，即两个相邻的$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^+$阳离子的特征相对取向。在我们之前的工作[Phys. Rev. B \textbf{94}，045201（2016）]中，我们确定了单个$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^+$阳离子在晶胞中采用的两个优先取向。通过应用对称操作，相关对的总数可以从产生的196个组合减少到仅25个。对几种$2\!\times\!2\!\times\!2$超原胞模型的DFT计算结果揭示了总能量、带隙和能带结构与$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^+$阳离子分布和对模的关系。然后，我们分析了一系列的$4\!\times\!4\!\times\!4$超原胞模型与无序$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^+$阳离子的对模式分布。我们的研究结果表明，对角取向的$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^+$阳离子是罕见的优化$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^{}\text{PbI}_3^{}$超晶胞结构。在…
2018-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Stabilization of interfaces for double-cation halide perovskites with AVA2FAPb2I7 additives
本研究通过引入AVA2FAPb2I7添加剂稳定CsFAPbI3钙钛矿异质结构，抑制热循环相变和界面腐蚀，提升器件稳定性。
2025-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Coupling between the Unoccupied States of the Organic and Inorganic Sub-Lattices of Methylammonium Lead Iodide a Hybrid Organic-Inorganic Perovskite Single Crystal
有机-无机卤化物钙钛矿由于其应用而受到广泛的关注，但有机阳离子的光电功能仍不清楚。通过有机选择性共振俄歇电子能谱测量定义明确的单晶表面上，我们发现的证据，在未占用状态之间的有机和无机的子晶格的原型混合钙钛矿，这是相反的概念，根据以前的研究，有机阳离子是电子惰性的电子耦合。耦合与材料中的电子动力学和理解光电功能有关。
2021-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Strongly Anharmonic Organic Cation Vibrations in Hybrid Lead Halide Perovskite CH3NH3PbI3 on Electronic Ground State
研究了室温下四方相的无机-有机混合卤化铅钙钛矿CH 3 NH3 PbI $在略低于带隙的中等光激发下的超快振动动力学。时间分辨光克尔效应信号表现出周期性调制，由于在4和8太赫兹的甲基铵分子的振动和扭曲，除了在1.2太赫兹的无机亚晶格变形。这些振荡被严重阻尼，并且它们的频率随着泵浦密度的增加而呈现蓝移，这与传统激光加热的预期相反。我们的从头算晶格动力学模拟揭示了强烈的非谐振动势的带中心光学声子模式，从而证实了非谐性是实验观察到的频率蓝移的起源。
2021-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the role of organic cations in hybrid halide perovskites CH3NH3PbI3
混合卤化物钙钛矿CH $_{3}$ NH $_{3}$ PbI $_{3}$已经使太阳能电池达到约18\%的效率，展示了在太阳能领域中没有先例的改进步伐。尽管取得了这样的爆炸性进展，但这种材料成功背后的微观起源仍然存在争议，有机阳离子在光捕获过程中所起的作用仍然不清楚。在这里范德华校正的密度泛函理论计算表明，有机分子的取向起着决定材料的电子性质的基本作用。例如，如果CH $_{3}$ NH $_{3}$沿着（011）类方向取向，则PbI $_{6}$八面体笼将扭曲，并且带隙将变为间接的。我们的研究结果表明，分子的旋转，随之而来的动态变化的能带结构，可能是在起源的慢载流子复合和CH $_{3}$ NH $_{3}$ PbI $_{3}$优越的转换效率。
2015-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Effect of small cation occupancy and anomalous Griffiths phase disorder in nonstoichiometric magnetic perovskites
本文报道了非化学计量比钙钛矿锰氧化物La_（0.8-x）Sr_（0.2-y）Mn_（1+x+y）O_3的结构、磁性、磁热和Griffiths相（GP）无序。价态和结构相的测定证明，在大气合成条件下，较小的阳离子Mn 2+和Mn 3+不会占据钙钛矿的A位。相同的分析也支持钙钛矿的A位中的空位在B位中诱导类似的空位。La ~（3+）和Sr ~（2+）离子在空位A位的取代对磁相变温度（TC）的影响是相反的，这可以用电子带宽的变化来解释。在Sr取代的化合物中观察到GP的异常非线性变化。Mn 3 +-Mn 4+对（表示为二聚体）聚集成小的铁磁团簇，已被确定为发生GP的原因。二聚体形成的阈值限制解释了所观察到的GP形成的非线性行为。Sr取代的化合物由于其尖锐的磁性转变而表现出相对较大的等温熵变（在μ 0 H= 2 T时最大为3.27 J/kgK），而La取代的化合物的磁化强度的宽范围变化提高了相对冷却能力（在μ 0 H= 2 T时最大为98 J/kg）。
2021-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Atomic structure of metal-halide perovskites from first principles: The chicken-and-egg paradox of the organic-inorganic interaction
我们用相对论密度泛函理论研究了有机-无机杂化钙钛矿CH_3NH_3PbI_3及其三个近亲CH_3NH_3SnI_3、CH_3NH_3PbCl_3和CsPbI_3。长程范德华力（vdW）相互作用被纳入Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）交换相关功能使用Tkatchenko-Scheffler成对计划。我们的研究结果表明，氢键，这是很好地描述了PBE功能，这些系统的结构参数，包括有机阳离子的位置和取向，以及无机框架的变形起着决定性的作用。无机骨架变形的大小敏感地依赖于有机阳离子的取向，并直接影响杂化钙钛矿的稳定性。我们的研究结果表明，有机和无机组分相互补充：有机阳离子的低对称性是无机骨架变形的起源，这有助于混合钙钛矿结构的整体稳定。这种稳定性是间接影响vdW相互作用，这导致更小的晶胞体积比PBE，因此调制的有机阳离子和无机框架之间的相互作用。VDW引起的晶格常数修正是系统相关的，并导致PBE+VDW晶格常数与实验符合得很好。通过分析vdW的贡献，获得了进一步的见解。在所有基于碘化物的混合钙钛矿中，有机阳离子和碘阴离子之间的相互作用提供最大的晶格常数变化，其次是碘-碘和有机阳离子-重金属阳离子相互作用。这些修正遵循在我们的研究中考虑的范围内的晶格常数几乎线性的依赖关系，因此近似添加剂。
2016-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced stability of 2D organic-inorganic halide perovskites by doping and heterostructure engineering
有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池由于其低成本制造、灵活性和高功率转换效率而最近引起了人们的广泛关注。从三维到二维（2D）的减少为调整有机-无机卤化物钙钛矿的电子性质提供了令人兴奋的机会。在这里，我们提出了第一性原理密度泛函理论为基础的路线，研究降维，杂质掺杂，异质结构工程的能量稳定性，带隙和输运性质的2D杂化有机-无机卤化物钙钛矿的影响。我们表明，二维有机-无机卤化物钙钛矿的能量稳定性可以显着提高化学沉积二硫化钼单层作为前体的系统中的异质结构工程。虽然一方面，这些结构具有与它们的体对应物相似的和优异的输运性质，但另一方面，它们具有宽范围的可调谐带隙的优点。我们的预测将加快未来的努力（包括理论和实验）在高性能钙钛矿的合成，测量和应用。
2018-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Design of Lead-Free Inorganic Halide Perovskites for Solar Cells via Cation-Transmutation
具有原型材料CH $_{3}$ NH $_{3}$ PbI $_{3}$的杂化有机-无机卤化物钙钛矿最近作为低成本和高性能的光伏吸收体引起了强烈的兴趣。尽管其太阳能电池实现了超过20%的高功率转换效率，但在大规模商业化之前需要解决两个关键问题-与其固有材料不稳定性相关的不良器件稳定性和由于水溶性Pb $^{2+}$引起的毒性。在这里，我们解决这些问题，利用阳离子嬗变的策略，设计稳定的无机无铅卤化物钙钛矿太阳能电池。该想法是将两个二价Pb $^{2+}$离子转化为一个单价M $^{+}$和一个三价M $^{3+}$离子，形成双钙钛矿结构的丰富的季卤化物类。通过第一性原理计算我们发现这类材料具有良好的抗分解相稳定性和宽范围可调的光电性能。与photophoric-functionality-directed材料筛选，我们确定了11个最佳的材料具有固有的热力学稳定性，合适的带隙，小的载流子有效质量，和低激子结合能作为有前途的候选人，以取代铅基光伏吸收剂在钙钛矿太阳能电池。还确定了此类材料的相稳定性和电子性质的化学趋势，为用它们制造的钙钛矿太阳能电池的开发提供了有用的指导。
2017-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Insights into cation ordering of double perovskite oxides from machine learning and causal relations
这项工作使用第一原理理论计算结合机器学习（ML）和因果关系研究了双钙钛矿阳离子排序的起源。我们考虑了过渡金属离子族中A、A '、B和B'的各种氧化态，以构建不同的组成空间。采用传统ML分类算法（如随机森林（RF））的传统框架与适当的特征（包括几何驱动和关键结构模式）相结合，可以高度准确地预测A位点阳离子排序（约98%）。我们已经评估了ML模型的准确性，通过分析决策路径，分配概率置信区间，最后引入一个直接的非高斯非循环结构方程模型来研究因果关系。我们的研究表明，结构模式是划分层状，柱状和岩盐有序的最重要的特征。对于清晰的分层有序，A和A'之间的电荷差异是最重要的特征，这反过来又取决于B，B'电荷分离。基于ML模型的输出，我们设计了具有这些特征的函数形式，以导出形成清晰分层排序的能量差异。在朗道自由能膨胀中，倾斜、旋转和A位反铁电位移之间的三线性耦合成为A位阳离子有序形成的必要条件。
2022-06-21 cond-mat.mtrl-sci
The pursuit of stability in halide perovskites: the monovalent cation and the key for surface and bulk self-repair
我们发现，对于每个不同的APbBr 3单晶（A= CH 3 NH3+，甲基铵（MA）; HC（NH 2）2+，甲脒（FA）;和铯，Cs+），在表面或本体处的降解和愈合之间存在显著差异。使用1-和2-光子显微镜和光漂白，我们得出结论，动力学占主导地位的表面，和热力学的体积稳定性。荧光寿命成像显微镜，以及从其他几种方法的结果，涉及（受损）状态的卤化物钙钛矿（HaP）光漂白后，其修改的光学和电子性能。A阳离子类型强烈影响恢复和降解的动力学和热力学：FA以更快的自我修复最好地修复了本体材料; Cs+最好地保护了表面，是A阳离子中挥发性最小的，并且可能通过O-钝化; MA通过与Pb 2+结合的甲胺光解离来钝化缺陷。DFT模拟不仅提供了洞察后一个结论，但也显示了Br 3-缺陷的重要性和稳定性。这些结果使混合A-阳离子材料用于优化太阳能电池稳定性和基于HaP的器件的整体性能的使用合理化，并为设计新的HaP变体提供了基础。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Effect of inorganic cation mixing on hybrid halide perovskites using density functional theory for application in single and multi junction photovoltaics
本工作旨在利用第一性原理密度泛函理论（DFT）方法研究混合阳离子（混合甲基铵+无机阳离子）卤化物钙钛矿，以寻找其在钙钛矿基光化学中的潜在应用。这是对作者之前关于混合卤化物和无机卤化物钙钛矿的高通量筛选的两项研究的补充。这项工作涉及将一定量的无机阳离子混合到有机部位（甲基铵），并研究所得物的电子结构。63个钙钛矿在其计算的稳定相进行了模拟，并预测了它们的带隙。带隙是预测的重要参数，因为这些表明它们有可能用作光电器件。从计算的带隙，37个钙钛矿被预测为适合于单结以及多结太阳能电池应用，7个不适合于单结或多结太阳能电池，其余21个适合于多结但不适合于单结太阳能电池。该研究还显示了有趣的过渡的性质的带隙从间接到直接，反之亦然，引起约50%的无机阳离子混合。
2021-10-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Role of the Adsorption of Alkali Cations on Ultrathin $n$-Layers of Two-dimensional Perovskites
本研究通过DFT-D3计算，探究碱金属阳离子对二维钙钛矿超薄膜表面缺陷的钝化作用，为提升光伏材料稳定性提供理论依据。
2024-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly Luminescent Bulk Quantum Materials Based on Zero-Dimensional Organic Tin Halide Perovskites
首次开发出基于零维（0D）无铅有机锡卤化物钙钛矿的体量子材料，由于激发态结构重组，在室温下产生宽带高斯形状和强斯托克斯位移发射，量子效率高达近1。
2017-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization reversal in mixed ferrite-chromite perovskites with non magnetic cation on the A-site
在这项工作中，我们进行了Monte Carlo模拟RFe $_{1-x}$ Cr $_x$ O $_3$与R = Y和Lu的经典模型，比较实验和平均场计算的数值模拟。在所分析的化合物中，反对称交换或Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用由于反铁磁有序自旋的倾斜而引起弱铁磁性。该模型能够再现实验观察到的磁场冷却过程中的中间$x$值和临界温度的依赖性与$x$的磁化反转（MR）。根据Fe $^{3+}$和Cr $^{3+}$离子间DM相互作用强度随x值的变化，分析了MR存在的条件。
2016-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic Double Perovskite Semiconductors with Tunable Properties
我们成功地掺杂磁性沉默的双钙钛矿半导体Sr 2GaSbO 6诱导铁磁性和调整其带隙，与Ga 3+部分取代的磁性三价阳离子Mn 3+，在一个刚性的阳离子序与Sb 5+。我们的新的铁磁半导体Sr 2Ga 1-xMnxSbO 6双钙钛矿，它在四重对称性（空间群I4/m）结晶，并具有可调的铁磁有序温度和带隙，表明双钙钛矿的磁性离子掺杂是一个生产性的途径，获得材料的应用在下一代氧化物为基础的自旋电子器件。
2021-09-21 cond-mat.mtrl-sci
The Synthesis, Structure and Electronic Properties of a Lead-Free Hybrid Inorganic-Organic Double Perovskite (MA)2KBiCl6 (MA = methylammonium)
在寻找可用作光伏应用中混合钙钛矿（MA）PbX 3的替代品的无铅材料时，我们发现了混合双钙钛矿（MA）2KBiCl 6，其与铅类似物具有惊人的相似性。光谱测量和纳米压痕研究相结合的密度泛函计算，揭示这个有趣的系统的属性。
2016-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Intrinsic Stability of Hybrid Perovskite Solar Cell by Strong, yet Balanced, Electronic Coupling
在过去的几年里，混合有机-无机钙钛矿太阳能电池（PSC）的飞速发展震惊了社会。效率已经达到商业化所需的水平;然而，不稳定性阻碍了其在市场上的部署。在这里，我们报告了化学稳定PSC吸收剂的机制。我们建议用替代的分子阳离子取代广泛使用的甲基铵阳离子（\ce{CH3NH3+}），从而允许阳离子和\ce{PbI6}八面体之间增强的电子耦合，同时将带隙能量保持在适合太阳能电池的范围内。该机制利用在材料组分的电负性和所产生的离子静电相互作用之间建立平衡。计算证明了增强电子耦合的概念，并因此的稳定性，通过探索稳定功能的\ce{CH3PH3+}，\ce{CH3SH2+}，和\ce{SH3+}阳离子，在其他几个可能的候选人。因此，化学稳定性的增强是由于八面体中阳离子和卤化物之间强而平衡的电子耦合。这将解决PSC的不稳定性问题，并使其成为硅基太阳能电池技术的低成本竞争对手。
2016-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Semiconductors: Control over Carrier States and Excitations in Layered Hybrid Organic-Inorganic Perovskites
对于一类基于$π$共轭有机阳离子的2D混合有机-无机钙钛矿半导体，我们定量预测如何改变有机和无机组分允许以量子阱方式控制载流子态的性质、能量和局部化。我们的第一性原理预测，大规模的混合密度泛函理论与自旋轨道耦合的基础上，表明在一个单一的混合物的有机和无机部分之间的接口可以系统地调制，使我们能够选择不同的I型和II型能级排列。电子和空穴的能级、复合性质和传输行为因此通过选择特定的有机官能化并将它们与合适的无机组分并置而变得可调。
2018-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling a Structure-Property Relationship for Methylammonium Lead/Tin Trihalide Organic-Inorganic Hybrid Perovskite Solar Cells
揭示了分子间氢键相互作用对设计新型甲基三卤化铵有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池材料的重要性，建立了计算的Y和Y之间统一的结构-性能关系。H分子间氢键距离和实验报告的光学吸收（带隙）的10元甲基铵三卤化铅（CH3NH3PbY3）钙钛矿太阳能电池系列，其中Y = X（X = Cl，Br，I）和混合卤素衍生物的体几何形状的开始。对于十元甲基铵锡三卤化物（CH3NH3SnY3）钙钛矿太阳能电池系列也揭示了相同的关系。这种关系明确地表明，分子间氢键相互作用不仅使上述材料具有光电子应用的功能，而且还可以部分解决经常争论的问题CH 3NH 3+有机阳离子所起的作用。
2017-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Weak Host Interactions Induced Thermal Transport Properties of Metal Halide Perovskites Deviating from the Rattling Model
针对金属卤化物钙钛矿反常热输运现象，本文提出新弹簧模型，证明八面体结构间的弱相互作用导致其热输运偏离 rattling 模型，为设计极低热导率材料提供新见解。
2024-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Ambiguity in B-Site cation ordering: A Case study of the double perovskite Ca$_2$CoNbO$_6$
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术研究所）；Zavoisky Physical-Technical Institute, Federal Research Center “Kazan Scientific Center of RAS”（扎沃伊斯基物理技术研究所，俄罗斯科学院鞑靼斯坦科学中心联邦研究中心）；Kazan (Volga Region) Federal University（喀山（伏尔加沿岸）联邦大学）；Institute of Solid State Chemistry of the Russian Academy of Sciences (UB)（俄罗斯科学院固体化学研究所（乌拉伯分支））
通过实验与理论结合的方法研究Ca$_2$CoNbO$_6$中Co/Nb分布及其对磁性和输运性质的影响，发现Co为高自旋Co$^{3+}$态，存在短程有序和部分无序，电输运遵循小极化子跳跃机制。
2026-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Steric engineering of point defects in lead halide perovskites
本研究通过第一性原理模拟分析混合A位阳离子钙钛矿MA$_{1-x}$Cs$_x$PbI$_3$，发现阳离子混合使碘间隙空穴捕获速率提升八个数量级，并提出利用空间位阻效应控制载流子捕获速率的新机制，为开发具有目标缺陷性能的晶体材料提供通用方法。
2023-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid nano-domain structures of organic-inorganic perovskites from molecule-cage coupling effects
在杂化钙钛矿中，有机分子和无机骨架表现出不同的静态和动态特性。它们的耦合将导致前所未有的现象，这引起了广泛的研究兴趣。本文采用具有DFT精度的大规模分子动力学模拟方法--深势分子动力学（DPMD）对$\mathrm{FA/MAPbI_3}$混合钙钛矿进行了研究。首次在低温下发现了多个分子旋转纳米畴嵌入单个$\mathrm{[PbI_6]^{4-}}$八面体旋转畴的自发混合纳米畴行为。这一行为起源于分子转动的长程序和晶格局部变形之间的相互作用，并澄清了$\mathrm{FAPbI_3}$在低温下令人困惑的衍射图案。我们的工作为杂化钙钛矿的结构特征和稳定性提供了新的见解，也为有机-无机耦合体系的结构表征提供了新思路。
2022-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Mixed Organic Cation in Chiral Two-Dimensional Organic-Inorganic Hybrid Metal Halides: An ab-initio Study of Nonlinear Optical (NLO) Properties
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter (FJIRSM), Chinese Academy of Sciences (CAS)（中国科学院福建物质结构研究所）；Anna University（安娜大学）；Sivas Cumhuriyet University（锡瓦斯恰姆别特大学）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋电子学中心）
本研究通过从头计算分析了手性二维有机-无机混合金属卤化物中混合有机阳离子对非线性光学性质的影响，发现其具有宽带隙、强二次谐波生成响应和中等双折射，可能用于非线性光学材料。
2026-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Kinetics and thermodynamics of the degree of order of the B cations in double-perovskite Sr2FeMoO6
在这里，我们表明，在双钙钛矿型磁阻，Sr 2FeMoO 6，B-位阳离子（Fe/Mo）的顺序是由动力学或热平衡取决于温度范围内控制。为了增强有序性，因此需要在中等温度下的长合成期。就业的一个特殊的吸氧剂控制的低O2压力封装技术的样品合成，使我们能够使用长时间的加热没有明显的蒸发钼，从而达到热平衡状态和高度的B位阳离子秩序。在1150 ℃长时间（> 36小时）烧成的样品，获得了3.7 ~ 3.9 μ B的最高Ms值。
2003-09-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Efficient and Stable PbS Quantum Dot Solar Cells by Triple-Cation Perovskite Passivation
溶液处理的量子点（QD）具有制造低成本、柔性和大规模太阳能收集装置的高潜力。最近已经证明，当与标准配体钝化相比时，采用单一单价阳离子钙钛矿溶液用于PbS QD表面钝化的混合装置表现出增强的光伏性能。本文中，我们证明了使用三重阳离子Cs0.05（MA0.17FA0.83）0.95Pb（I0.9Br0.1）3钙钛矿组合物用于量子点的表面钝化产生高效太阳能电池，其在1200小时货架储存后保持其初始性能的96%。我们确认周围的PbS纳米晶体的钙钛矿壳形成的光谱技术以及高分辨率透射电子显微镜。我们发现，三重阳离子壳层的结果在一个有利的充满活力的对齐点的核心，导致减少重组由于电荷限制，而不限制在活性层中的传输。因此，通过单步膜沉积制造的光伏器件达到了11.3%的最大AM1.5G功率转换效率，超过了大多数先前报道的采用钙钛矿钝化的PbS太阳能电池。
2020-07-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exploring the structural , electronic and magnetic properties of cation ordered 3d-5d double perovskite Bi$_2$FeReO$_6$ and Bi$_2$FeIrO$_6$ thin-films from first-principles
我们报道了Bi基3 $d$-5 $d$有序双钙钛矿氧化物（A $_2$ BB $^\prime$ O $_6$）的第一性原理研究，其中3 $d$原子（Fe）在B位，5 $d$原子（Re，Ir）在B $^\prime$位，同时保持高度可极化离子（Bi $^{3+}$）在A位。我们发现，在共格异质外延下，Bi $_2$ FeReO $_6$ }表现出应变驱动的反铁磁绝缘体到亚铁磁半金属的转变，而Bi $_2$ FeIrO $_6$表现出关联驱动的铁磁绝缘体到亚铁磁半金属的转变，计算的磁矩为5 $μ_B$ /f. u.和3 $μ_B$ /f.u.，分别这些性质以及绝缘相中的低带隙使得化合物对自旋电子学应用有吸引力。此外，在Bi $_2$ FeIrO $_6$中，导电和价态位于不同的过渡金属亚晶格上，这意味着在光激发时更有效的电子-空穴分离，这是光伏应用的期望特征。
2019-06-28 cond-mat.mtrl-sci
A-site Cation disorder engineering in Ruddlesden-Popper Layered Perovskite Oxide La2(Ba,Sr)In2O7 for Ferroelectricity
该研究在 La2Ba1-xSrxIn2O7 中通过 A 位 Sr/Ba 取代与阳离子无序诱导极性 A21am 相，揭示混合非本征铁电机制并实现室温铁电性。
2025-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Radical cation-induced exciton quenching and efficiency roll-off in blue phosphorescent organic light-emitting diodes
本文报道了我们在蓝色磷光有机电致发光器件（OLED）中的效率衰减的研究工作，该工作基于双（3，5-二氟-2-（2-吡啶基）苯基-（2-羧基吡啶基）-铱（FIrpic）在4，4-N，N-二咔唑-联苯（CBP）基质中的蓝色磷光。分析了一组具有不同FIrpic掺杂浓度的蓝色磷光OLED的性能。获得了具有30 nm厚的纯FIrpic发射层的磷光体OLED，在100 mA/cm 2下具有7.76cd/A的高发光效率。基于密度泛函理论的理论计算表明，FIrpic分子间的库仑排斥作用抑制了激子的自猝灭过程。结果发现，在FIrpic基OLED的效率滚降是密切相关的激子猝灭引起的CBP+自由基阳离子存在于CBP主机。
2014-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Azetidinium as Cation in Lead Mixed Halide Perovskite Nanocrystals of Optoelectronic Quality
先前的理论计算表明，氮杂环丁烷鎓具有正确的径向尺寸以与卤化铅形成3D钙钛矿[1]，并且已被证明作为ABX 3单元的A位阳离子赋予铁电钙钛矿有益的性质[2]。然而，迄今为止，对其作为卤化铅钙钛矿中的阳离子的用途的研究非常有限。在这篇通讯中，我们报告了氮杂环丁烷基铅混合卤化物钙钛矿胶体纳米晶体的合成和表征。混合卤化物体系是碘和氯，不像文献中其他报道的纳米晶体，其中卤化物体系是碘/溴或溴/氯。紫外-可见吸收数据，补充与光致发光光谱，揭示了一个间接的带隙约1.96 eV的纳米晶体。使用TEM的结构表征示出了两个不同的原子间距离（2.98 +/-0.15埃和3.43 +/-0.16埃）和纳米晶体固有的非正交晶格角（约112度），其具有通过XRD揭示的可能的三斜晶系结构。通过EDS光谱法证实了纳米晶体内氯和碘的存在。最后，光诱导电子顺磁共振（LEPR）光谱与PCBM证实了光致电荷转移能力的纳米晶体。使用氮杂环丁烷鎓作为阳离子形成这种半导体铅混合卤化物钙钛矿表明了具有光电应用（例如太阳能电池和光电探测器）潜力的混合钙钛矿的有前景的子类。
2019-05-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of pressure on the order-disorder phase transitions of $B$-cations in $AB'_{1/2}B''_{1/2}$O$_3$ perovskites
类钙钛矿氧化物$AB'_{1/2}B''_{1/2}$ O $_3$可经历不同的$B$ -阳离子有序度，其可通过合适的合成条件或合成后处理而变化。在这项工作中，较早提出的统计模型的有序-无序相变的$B$ -阳离子扩展到占压力的影响。根据组成，压力被发现要么增加或减少的有序-无序相变温度。在实验室可达到的压力下，相变温度随压力的变化在许多情况下可达几百K，这可能会显著改变原子的有序度。这项工作旨在帮助确定压力如何影响原子有序度，并刺激研究压力对钙钛矿中原子有序-无序相变的影响。
2019-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Surface geometry determined temperature-dependent band structure evolutions in organic halide perovskite single crystals
通过角分辨光电子能谱学（ARPES）研究发现，在不同温度下，CH 3 NH3 PbI 3的顶价带（VB）色散没有变化，而CH 3 NH3 PbBr 3的顶价带色散发生了相变，甚至出现了具有Rashba效应的顶VB分裂.结合低能电子衍射（LEED）、亚稳原子电子能谱（MAES）和密度泛函理论（DFT）计算，我们证实了在这两种钙钛矿单晶中观察到的不同的能带结构演化起源于解理的顶表面层，其中CH_3NH_3PbI_3和Pb ~-中CH_3NH_3 ~+-I的不同表面几何构型Br在CH_3NH_3PbBr_3中的存在导致了能带色散的变化和Rashba型分裂的出现。这些发现表明，应该仔细考虑有机卤化物钙钛矿中的顶表面层，以创建用于开发钙钛矿器件的功能界面。
2020-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-low thermal conductivity in organic-inorganic hybrid perovskite CH3NH3PbI3
我们报告的单晶和多晶有机金属钙钛矿CH 3 NH3 PbI 3的热导率的温度依赖性。两种样品的形貌的可比的绝对值和温度依赖性表明晶界对热传输的次要作用。理论建模表明，在这两个标本的共振散射的重要性。声子波和CH 3 NH3+子晶格的旋转自由度之间的相互作用是热传输衰减和室温下0.5 W/（Km）的超低热导率的主要机制。
2014-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Thermal Conductivity of Organic-Inorganic Hybrid Perovskite CH3NH3PbI3
有机-无机钙钛矿太阳能电池在提高光伏能量转换效率方面取得了很大的成功，但对杂化钙钛矿中的热输运的了解非常有限，这将影响器件的寿命和稳定性。基于密度泛函理论计算得到的势函数，采用平衡分子动力学模拟研究了混合卤化物钙钛矿CH 3 NH3 PbI 3的晶格热导率.在160 K到400 K范围内，热导率随温度变化，其中包括四方相（160-330 K）和假立方相（> 330 K）。在室温下，在四方相中发现非常低的热导率（0.50 W/mK），而在伪立方相中发现高得多的热导率（在330 K下为1.80 W/mK）。低的声子群速度和强的非谐性被发现负责的四氢呋喃CH 3 NH3 PbI 3的相对较低的热导率。
2016-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Vibrational Control of Hybrid Perovskite Devices Reveals the Influence of the Organic Cation on Electronic Dynamics
本研究利用振动促进电子共振光谱技术，通过甲脒阳离子的分子内振动实现了FAPbBr3钙钛矿太阳能电池的超快振动控制，揭示了阳离子与无机亚晶格间的氢键耦合机制，该机制可抑制非辐射复合并降低光伏电压损失。
2024-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The role of nonmagnetic d0 vs. d10 B-type cations on the magnetic exchange interactions in osmium double perovskites
采用固相反应法合成了双钙钛矿结构的Ba_2BO_3O_6（B = Sc，Y，In）多晶样品。它们采用立方双钙钛矿结构（空间群，Fm-3 m），具有有序的B和Os排列。Ba_2BO_3O_6（B = Sc，Y，In）分别在93 K、69 K和28 K出现反铁磁转变。Ba 2ScOsO 6的Weiss温度为-590 K，Ba 2 YOsO 6的Weiss温度为-571 K，Ba 2 InOsO 6的Weiss温度为-155 K。Sc ~（3+）和Y ~（3+）具有开壳层d 0电子构型，而In ~（3+）具有闭壳层d10电子构型。这表明与d10相比，d 0 B型阳离子诱导更强的整体磁交换相互作用。Ba_2BO_5O_6（B = Sc，Y，In）与Sr和Ca类似物的比较表明，结构畸变减弱了整体的磁交换作用。
2017-12-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optoelectronic and stability properties of quasi-2D alkylammonium based perovskites
采用密度泛函理论（DFT）计算研究了准二维烷基铵钙钛矿的电子和稳定性，并在选定的化合物上进行了实验验证。我们的分析集中于式（A）$_2$（A $'$）$_{n-1}$ Pb $_n$ X $_{3n+1}$的钙钛矿结构，其中大阳离子A =丁基-、戊基-、己基铵（BA、PA、HXA），小阳离子A $'$ =甲基铵、甲脒、乙基铵、胍（MA、FA、EA、GA），卤素X = I、Br、Cl。卤素离子的作用概述的能带结构，稳定性和缺陷形成能量。两个相反的趋势被发现的吸收效率与稳定性，后者进行评估方面可能的降解机制。对基于戊基铵阳离子的准2D钙钛矿进行实验验证，即：（PA）$_2$ PbX $_4$和（PA）$_2$（MA）Pb $_2$ X $_7$，其通过抗溶剂辅助的气相结晶合成。结构和光学分析与基于DFT的计算一致。此外，热重分析表明溴和氯基化合物的稳定性增强，与理论预测一致。
2022-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the impact of trivalent metal cation transmutation on Cs$_{2}$AgM(III)Cl$_{6}$ double perovskites using many-body perturbation theory
Shiv Nadar Institution of Eminence（希夫·纳达尔卓越学院）
通过三价金属阳离子转变设计Cs₂AgM(III)Cl₆双钙钛矿，展现其稳定性和优异的光电性能，适用于柔性光电应用。
2025-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism above 1000 K in highly cation-ordered double-perovskite insulator Sr3OsO6
磁性绝缘体已经被深入研究了100多年，它们，特别是铁氧体，被认为是固体中磁交换相互作用的摇篮。它们的广泛应用包括微波器件和永磁体。由于它们的高电阻率、低磁阻尼和自旋相关隧穿概率，它们也适合于自旋电子器件。居里温度是决定任何铁/铁磁系统保持稳定的温度范围的关键因素。然而，居里温度的记录在绝缘体和氧化物中已经保持了80多年（尖晶石铁氧体LiFe 5 O 8为943 K）。在这里，我们表明，一个高度B位有序的双钙钛矿，Sr 2（SrOs）O 6（Sr 3 OsO 6），超过这个长期存在的居里温度记录超过100 K。我们揭示了原子分辨率扫描透射电子显微镜的B-网站订购。密度泛函理论（DFT）计算表明Os 6 + 5d2轨道的大自旋轨道耦合（SOC）驱动系统向Jeff = 3/2铁磁（FM）绝缘态发展.此外，Sr 3 OsO 6是第一种外延生长的锇酸盐，这意味着它与器件制造工艺高度兼容，因此有望用于自旋电子学应用。
2018-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Valence and conduction bands engineering in halide perovskites for solar cell applica- tions
我们进行了从头计算模拟，旨在确定的原子和电子结构的高价和导带的起源，和带隙的可调性卤化物钙钛矿。我们发现两个关键成分是二价阳离子和卤素原子轨道之间的重叠，以及Sn或Pb原子上的导带底（CBM）态的电子电荷。特别是，我们发现，较低的差距与较高的负反键重叠，和较高的CBM电荷的二价阳离子。Sn/Pb上的重叠和CBM电荷都可以通过卤化物、双和单价阳离子的化学性质以及晶体结构的对称性来调节。在此基础上，我们提供了一些实用的规则来调整这类材料的价带最大值，导带最小值和带隙。
2014-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Exciton-Dominated Core-Level Absorption Spectra of Hybrid Organic-Inorganic Lead Halide Perovskites
在理论和实验相结合的工作中，我们研究了X射线吸收近边结构（XANES）光谱的I $L_3$和Pb $M_5$边缘的甲基铵碘化铅（$\textrm{MAPbI}_3$）混合无机-有机钙钛矿和它的二元相$\textrm{PbI}_2$。的吸收起始占主导地位的束缚激子具有相当大的结合能的几百毫电子伏和显着的各向异性。这两种材料的光谱表现出显着的相似性，这表明在$\textrm{MAPbI}_3$的核心激发指纹基本上是由其无机成分，与有机基团的影响可以忽略不计。补充实验观察的理论分析提供了对这种复杂材料进行全面表征所需的概念性见解。
2018-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic States in Semiconducting Two-dimensional Perovskites
有机/无机杂化钙钛矿已经成为应用于光伏太阳能电池的高效半导体材料，其转换效率高于20%。最近的实验已经合成了超薄二维（2D）有机钙钛矿，其光学性质类似于单层MoS $_2$等2D材料的光学性质：在室温下具有大的激子结合能和激子效应。此外，2D钙钛矿的合成具有潜在的低成本和大规模制造的简单的制造工艺。到目前为止，激子态的最先进的模拟已被限制在大块有机钙钛矿的研究。晶胞中的大量原子和有机分子的复杂作用使得\textit{ab initio}方法的使用效率低下。在这项工作中，我们定义了一个简化的晶体结构来计算二维钙钛矿的光学性质，用无机原子取代分子阳离子。因此，我们可以应用最先进的、无参数的和预测性的\textit{ab initio}方法，如GW方法和Bethe-Salpeter方程，以获得模型2D钙钛矿的激子态。我们发现，2D钙钛矿的光学性质的强烈影响激子效应，结合能高达600毫电子伏。此外，在溴和铅原子处进行光吸收，因此结果对于定性地理解有机2D钙钛矿的光学性质是有用的。
2018-12-11 cond-mat.mtrl-sci
