Electronic and gap properties of lead-free perfect and mixed hybrid halide perovskites: An \textit{ab-initio} study
由于其在光电子学和太阳能电池中的潜在应用，混合卤化物钙钛矿目前正处于激烈的研究中。其中，MAPbI $_3$（其中MA代表甲基铵阳离子）表现出用于太阳能电池的理想性质。为了尝试鉴定新的无铅卤化物钙钛矿，我们使用\textit{ab-initio}电子结构计算结合杂化泛函研究了一系列MABX $_3$化合物，其中B是二价阳离子，X是卤素原子。我们的研究结果表明，所研究的化合物表现出各种晶格常数和能带隙。特别地，MAZnCl $_3$、MACdBr $_3$、MAGeCl $_3$和MAGeBr $_3$易于在器件中取代MAPbI $_3$，因为它们显示出相当的能隙。对混合混合卤化物钙钛矿的进一步计算表明，尽管不存在简化的模式，但我们可以调整能隙的值。我们的研究结果为进一步研究这些材料在技术相关应用中的用途铺平了道路。
2017-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and gap properties of Sb and Bi based halide perovskites: An ab-initio study
卤化物钙钛矿由于其在光电子学和太阳能电池中的潜在应用，目前正处于激烈的研究中。其中有几种晶体呈低对称性晶格结构，如三方晶系、六方晶系、正交晶系和单斜晶系。采用\textit{ab-initio}电子结构计算，结合广义梯度近似和杂化泛函，研究了一系列实验上生长的钙钛矿结构，分子式为A $_3$ B $_2$ X $_9$. A代表一价阳离子如Cs、Rb、K或有机甲基铵分子（MA），B是Sb或Bi，X是卤素。此外，我们在我们的研究中包括在卤化物钙钛矿的自旋轨道耦合的效果和MA阳离子的取向无序对这些化合物的能带隙的影响。研究中的大多数化合物在光学范围内或接近光学范围表现出吸收，因此可以在各种光电子器件中找到应用。我们的研究结果为进一步研究这些材料在技术相关应用中的用途铺平了道路。
2017-11-13 cond-mat.mtrl-sci
\textit{Ab initio} lattice thermal conductivity of MgSiO$_3$ across perovskite-postperovskite phase transition
采用声子准粒子方法，结合\textit{ab initio}分子动力学和晶格动力学模拟，研究了MgSiO $_3$后钙钛矿（MgPPv）在地球下地幔高温高压条件下的晶格热导率（$κ_{lat}$）.声子寿命从声子准粒子计算中提取，声子群速度从非谐声子色散计算，原则上捕获完整的非谐性。研究发现，在整个地幔最下部，包括D”区，MgPPv的$κ_{lat}$比MgSiO $_3$钙钛矿（MgPv）的大约25%，这主要是由于MgPPv具有较高的声子速度。两相之间声子速度的这种差异起源于MgPPv相对较小的原始细胞。系统地研究了MgPPv和MgPv的$κ_{lat}$的温度和压力依赖性。
2021-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement in physical properties of Pb-Based Perovskite Oxides ($PbGeO_{3}$): Ab initio Calculation
在本文中，立方$PbGeO_{3}$钙钛矿氧化物的电子，结构，热力学和弹性性能的介绍和计算使用WIEN 2K代码。的结构性能进行了评估，他们是在良好的理论和实验数据一致。声子色散表明立方$PbGeO_{3}$钙钛矿是动态稳定的。此外，$PbGeO_{3}$的电子性质显示出开口带隙能量，这意味着具有等于$1.67 eV$的间接带隙的半导体行为。此外，所获得的立方$PbGeO_{3}$的弹性常数满足Born的力学稳定性准则，这表明我们的化合物表现为一种稳定的韧性材料。使用Gibbs $2$软件包研究了温度-压力对热力学参数的影响。最后，基于所获得的立方$PbGeO_{3}$钙钛矿性质的结果，我们假设该化合物将具有潜在的应用。
2023-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Generation of low-symmetry perovskite structures for ab initio computation
离子位移是钙钛矿中铁电性的原因。通过适当地移动离子，从头计算已经被广泛地用于研究各种结构相的钙钛矿的性质。除了相对简单的离子位移之外，钙钛矿还具有另一种类型的结构畸变，称为反铁畸变或氧八面体倾斜。这两种类型的扭曲之间的相互作用产生了丰富的结构相，这可能是繁琐的从头计算准备，特别是对于大型超级细胞。在这里，我们设计并实现了一个计算机程序，以促进扭曲的钙钛矿结构的生成，它可以很容易地用于从头计算，以获得进一步了解给定结构相的钙钛矿。
2019-11-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electronic properties of Cs-based halide perovskites: An ab-initio study
卤化物钙钛矿材料由于其在太阳能电池、光电子器件和催化等方面的潜在应用而受到广泛关注。最近我们用电子能带结构的第一性原理计算方法研究了立方MABX $_3$化合物[A. Koliogiorgos等人，Comput. Mater. Sci. \textbf{138}，92（2017）]，其中MA代表甲基铵阳离子，B是二价阳离子，X是卤素。我们扩大我们的研究的情况下，Cs的立场，在MA阳离子的地方。我们的研究结果表明，铯基化合物也表现出各种晶格常数和能带隙。计算的平衡晶格常数与实验结果有很大的不同。计算的能隙也显示出这些晶格常数的大偏差。此外，使用更复杂的泛函导致能隙值的冲突变化，其效果是材料依赖性的。我们的研究结果表明，相反的MA卤化物钙钛矿，铯卤化物钙钛矿构成一个更微妙的情况下，还有很长的路要走\textit{ab-initio}计算，以准确地描述其结构和电子性质。
2018-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Iron spin crossover and its influence on post-perovskite transitions in MgSiO$_3$ and MgGeO$_3$
已知MgGeO $_3$ -钙钛矿在许多方面是MgSiO $_3$ -钙钛矿的低压类似物，但特别是在后钙钛矿转变方面。因此，在Fe轴承MgGeO $_3$的自旋状态变化的调查可能有助于澄清这种类型的状态变化的Fe轴承MgSiO $_3$的一些方面。采用密度泛函理论（DFT）+U方法研究了MgGeO $_3$钙钛矿和后钙钛矿中Fe $^{2+}$和Fe $^{3+}$的压力诱导自旋态变化.由于与硅相比锗的原子尺寸相对较大，锗酸盐相在相同压力下具有比等效硅酸盐相更大的晶胞体积和原子间距离。结果，所有压力引起的铁的状态变化在锗酸盐相中比在硅酸盐相中发生在更高的压力下，无论是自旋状态变化还是钙钛矿笼中（亚铁）铁的位置变化。我们发现，铁的状态转换发生在特定的平均Fe-O键长的矿物成分（硅酸盐或锗酸盐）或功能（LDA+U $_{sc}$或GGA+U $_{sc}$）无关。亚铁取代降低钙钛矿后钙钛矿（PPv）的转变压力，而耦合三价铁取代增加它显着。
2015-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature dynamic correlation between methylammonium molecules in lead-iodine based perovskites: An ab-initio molecular dynamics perspective
铅有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池的高效率提出了许多关于甲基铵（MA）分子在Pb-I框架中的作用的问题。实验表明，MA分子能够在室温下“自由”旋转，即使它们带有固有的偶极矩。我们进行了大超原胞（2592个原子）有限温度从头计算分子动力学计算，研究了框架中分子之间的关联。观察到一个潜在的长程反铁电有序的分子偶极子。相邻分子之间的动力学相关性在室温附近的中温阶段显示出最大值。在该阶段，旋转足够慢以经由Pb-I笼（部分地）耦合到邻居。这导致相邻分子的集体运动，其中笼作为介体。在较低和较高的温度下，运动的相关性较小。
2017-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Optical Properties of Organometallic Perovskite: An ab initio Study using Relativistic GW Correction and Bethe-Salpeter Equation
在高效光电池的开发中，固体钙钛矿系统已经展示出前所未有的前景，其品质因数超过效率的19%。本文采用第一性原理计算研究了有机金属立方相钙钛矿化合物CH_3 NH_3 PbI_3的光学和振动性质。为了准确的理论描述，我们超越了传统的密度泛函理论（DFT），并计算光学电导率使用相对论准粒子（GW）校正。在解释这些多体效应的基础上，我们进一步求解了激子的Bethe-Salpeter方程（BSE），发现在带隙边缘附近的光电导增强。由于钙钛矿电池中心附近存在有机甲基铵阳离子，该系统对低能振动模式敏感。用小位移方法估计了CH_3NH_3PbI_3的声子模，并进一步计算了其红外吸收光谱.同时，我们对低能声子频率的计算与我们的太赫兹测量结果吻合得很好。因此，对于两个能量尺度（约2 eV和0-20 meV），我们的计算揭示了多体效应的重要性及其对立方有机金属钙钛矿系统中所需光学性质的贡献。
2015-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the stability and efficiency enhancement in mixed halide perovskites MAPb(I$_{1-x}$Cl$_x$)$_3$ with ab initio calculations
在\ce{MAPbI3}中加入少量的Cl，可以改善有机金属三卤化物钙钛矿的材料稳定性，提高其光捕获和载流子导电性能。然而，氯的加入对PSC性能的增强作用的机理尚不清楚。本文采用有效的虚晶近似方法研究了Cl对\ce{MAPb(I_{1-x}Cl_x)3}的结构、电子、光学性质和材料稳定性的影响。我们的{ \it ab initio}计算表明，随着Cl含量的增加，立方晶格常数和静态介电常数线性减小，而带隙和激子结合能二次增加。此外，在Cl含量为7%时，激子结合能达到最小值，此时化学分解反应恰好由放热转变为吸热。详细讨论了化合物形成过程中各组分间的相互作用和电荷转移。这为理解和设计稳定、高效的PSC揭示了新的前景。
2017-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of phonon spectra in ATiO3 perovskite crystals (A = Ca, Sr, Ba, Ra, Cd, Zn, Mg, Ge, Sn, Pb)
用密度泛函理论的第一性原理计算了钙钛矿结构的钛酸钙、钛酸锶、钛酸钡、钛酸镭、钛酸镉、钛酸锌、钛酸镁、钛酸锗、钛酸锡和钛酸铅的声子谱。通过分析声子谱中的不稳定模，确定了可能的晶格畸变，并计算了相应相的能量。从声子谱、力常数和TO声子本征矢的分析，得出晶体铁电性的起源。结果表明，决定A位原子可能偏心的主要因素是这些原子的几何尺寸和电子构型。
2013-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of proper topological ferroelectricity in layered perovskite La2Ti2O7
我们提出了第一性原理研究层状钙钛矿氧化物La2Ti2O7（LTO）的铁电性，具有最高居里温度已知的化合物之一（1770 K）。我们的计算表明，LTO的铁电转变的结果从两个软模式，具有相同的对称性和强耦合的非谐压缩。此外，主要的不稳定性模式基本上由氧八面体的旋转组成，氧八面体是钙钛矿结构的基本构建块;值得注意的是，由于晶格的特定拓扑结构，这种O6旋转引起LTO中的自发极化。因此，所讨论的效果构成了纳米结构化（在此通过LTO的自然分层提供）如何使在通常为非极性的结构变形中获得显著极性特征成为可能的示例。我们讨论了我们的研究结果的影响方面的设计新的多功能材料。事实上，所观察到的适当的铁电驱动的O6旋转提供了理想的条件，以获得强磁电效应。
2011-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Equations of state of magnesium perovskite and postperovskite: diagnostics from ab initio simulations
在Hartree-Fock /密度泛函理论的基础上，采用量子力学从头计算方法，通过F-f图和Vinet普适模型的诊断图对镁钙钛矿和镁后钙钛矿的等温压缩进行了理论研究.一个纯粹的数值方法，在本文中第一次应用，表明在很大程度上观察到的钙钛矿的研究和批评在地球物理应用之间的差异是由于不适当的选择的Birch-Murnaghan状态方程;同时，Vinet模型被发现完全适合的矿物和推断一致的体积模量和压力导数的估计。后钙钛矿的诊断表明类似的结论。
2014-04-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Oxygen vacancy formation energies in Sr-doped complex perovskites: ab initio thermodynamic study
La_（1-x）Sr_xCo_（0.25）Fe_（0.75）O_（3-δ）被认为是渗透膜和固体氧化物燃料电池的最佳阴极材料之一。其化学组成的优化是一个具有挑战性的问题。其中一个关键性质是氧空位的浓度，由它们的形成能控制。采用从头计算方法研究了Sr含量从x = 12.5%到50%变化时La_（1-x）Sr_xCo_（0.25）Fe_（0.75）O_（3-δ）钙钛矿中氧空位的形成。形成能作为温度和氧分压的函数，得到不同的化学计量。我们已经表明，声子贡献的自由形成能变得越来越重要的La 1-xSrxCo0.25Fe0.75O3-δ不仅与温度的上升，而且与Sr含量的上升。我们已经表明，由于两个效应：Sr 2+离子的电荷补偿和声子的贡献，随着Sr含量的增加，形成能显着降低。我们已经提出了一个简单的解释声子的作用增加的氧空位形成能量的基础上的声子模式的变化相比，无缺陷的材料。文中还对文献中的实验结果进行了仔细的分析。
2012-06-27 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure, temperature elasticity of Fe- and Al-bearing MgSiO3: implications for the Earth's lower mantle
Fe和Al是除Mg、Si和O之外最重要的两种成岩元素。它们存在于下地幔最丰富的矿物MgSiO_3桥镁石、MgSiO_3后钙钛矿和MgO方镁石中，改变了它们的弹性性质。然而，关于含铁和铝的MgSiO_3桥晶石和后钙钛矿的热弹性的知识很少。在这项研究中，我们进行从头算分子动力学计算的弹性和地震性质的纯，Fe^{3+}-和Fe^{2+}-，和Al^{3+}轴承MgSiO_3钙钛矿和后钙钛矿，在广泛的压力，温度和Fe/Al组成。我们的研究结果表明，类似地幔岩的矿物组合符合一维地震学模型，至少在核幔边界上方几百公里处，即D“区域的顶部。在D“中，类似的组成仍然非常适合于平均速度，并且相当接近于密度。我们还利用地球动力学模型实现了多晶塑性，以预测由此产生的地震各向异性，并发现在所有成分中具有主导（001）滑移的后钙钛矿与D“中的地震观测结果最一致。
2015-07-17 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Ab-initio calculation of electronic stopping power along glancing swift heavy ion tracks in perovskites
在最近的实验中，在掠射入射下用快速重离子照射钙钛矿型绝缘体已被证明提供了一种独特的方法来在表面产生周期性排列的纳米点。这些图案的物理起源已被认为是源于本体内的高度各向异性的电子密度分布。为了显示目标的电子密度分布的相关性，我们提出了一个模型计算的系统的半导体$^{+23}$ $\to$ SrTiO $_{3}$是已知的产生上述表面改性。在Lindhard电子阻止模型的基础上，我们采用高分辨的\emph{ab-initio}电子密度数据来描述动能沿离子径迹向激发能的转化。初级粒子动力学是通过积分牛顿运动方程得到的，该运动方程由源于林哈德停止的空间和时间相关的摩擦力控制。沿离子轨道的局部电子阻止本领的分析揭示了一个明显的周期性结构。周期性长度强烈变化的特定选择的极角的入射，并直接相关的实验观察到的周期性纳米点在绝缘体表面的形成。
2008-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Exploring epitaxial structures for electrically pumped perovskite lasers: a study of CsPb(Br,I)$_3$ based on the \textit{ab initio} Bethe-Salpeter equation
本研究针对电泵浦钙钛矿激光器构建难题，基于从头算Bethe-Salpeter方程对I掺杂CsPbBr$_3$展开数值研究，发现低能吸收峰显著增强，提出可外延生长的有序掺杂结构，有望实现导带底高效发光。
2024-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dynamic stabilization of perovskites at elevated temperatures: A comparison between cubic BaFeO$_{\textbf{3}}$ and vacancy-ordered monoclinic BaFeO$_{\textbf{2.67}}$
在$\textit{ab initio}$框架下研究了有序空位对钙钛矿动态稳定性的影响，重点研究了立方BaFeO $_{3}$（$Pm\bar{3}m$）和空位有序单斜BaFeO $_{2.67}$（$P2_{1}/m$）.谐波近似表明，这两种结构在0 K时都是动态不稳定的。对于单斜结构，不稳定性与有序空位附近的Fe配位四面体的旋转畸变有关。$\textit{Ab initio}$分子动力学模拟结合引入的结构描述符表明，这两种结构是稳定的高于130 K。我们的研究结果表明，有序的空位不显着改变的临界温度下，Ba $-$ Fe $-$ O钙钛矿是动态稳定。此外，强非谐性的空位有序结构高于其临界温度揭示了一个显着的不对称的轨道附近的有序空位的O阴离子。
2022-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of MgO, MgSiO3 perovskite and post-perovskite in the Earth's deep mantle
我们报告晶格热导系数率的MgO和MgSiO 3的钙钛矿和后钙钛矿结构的地球下地幔的条件下，从平衡分子动力学模拟。使用先进的离子相互作用势，全电导率张量计算的Green-Kubo方法的装置，和MgSiO 3后钙钛矿的电导率被发现是显着的各向异性。所有三相的热导系数作为密度和温度的函数被参数化。假设一个铁的下地幔组成与摩尔分数xMgSiO 3 = 0.66和xMgO = 0.34，沿模型地热计算的导电性的两相聚集体。结果发现，随深度变化很大，从9.5 W/（mK）在下地幔顶部的核幔边界以上的热边界层顶部的20.5 W/（mK）。实验数据的外推表明，在深地幔条件下，实际量的铁杂质的存在使聚集体的热导系数降低约50%（Manthilake等人，2011年）。从这个结果和我们的热导系数模型，我们估计的热通量的核幔边界为10.8 TW的含铁的MgO/MgSiO 3钙钛矿聚集体和10.6 TW的含铁的MgO/MgSiO 3后钙钛矿聚集体。
2012-10-28 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Magnetic and electric properties of double-perovskites and estimation of their Curie temperatures by ab initio calculations
本文对B位价电子数增加的有序双钙钛矿Sr_2B 'B“O_6（B' = Cr或Fe，B”为4d和5d过渡金属元素）和Ba_2MnReO_6及Ba_2FeMoO_6进行了第一性原理电子结构计算。居里温度的估计从头计算从电子结构得到的局域自旋密度泛函近似，全势广义梯度近似和/或LDA+U方法（U-Hubbard参数）。冻结自旋螺旋被用来模拟激发态需要评估的居里温度的球形近似。在发现氧上的感应力矩较大的情况下，通过氧原子之间以及氧与B'和B”原子之间的附加交换函数来改进居里温度的测定。在实验和/或计算的居里温度和过渡金属元素的总价电子之间可以发现明显的系统性。
2008-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Emergence of spin-phonon coupling in a Gd-doped Y$_2$CoMnO$_6$ double perovskite oxide: a combined experimental and ab-initio study
本文结合拉曼光谱与第一性原理计算，揭示Gd掺杂Y$_2$CoMnO$_6$双钙钛矿中由竞争性铁磁与反铁磁相互作用及反位无序增强的自旋-声子耦合，并指出其在自旋电子学器件中的潜在应用。
2025-08-19 cond-mat.mtrl-sci
High thermoelectric figure of merit and thermopower in layered perovskite oxides
我们预测高热电效率的层状钙钛矿La $_2$ Ti $_2$ O $_7$，基于计算（主要是从头算）的电子结构，输运系数和热导率在很宽的温度范围内。在10 $^{20}$ cm $^{-3}$左右的最佳载流子密度下，用随温度变化的弛豫时间计算的$ZT$优值从室温下略高于1单调增加到1200 K下超过2.5。在最佳掺杂下，Seebeck热电势系数在200和300 $μ$ V/K之间，但在低掺杂下可以达到接近1 mV/K。这种材料的潜力大部分是由于其晶格热导率的顺序为1 W/（Km），使用基于从头算非谐计算的模型，我们解释这个低的值，由于有效的声子限制内的层状结构块。
2019-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio and Critical behaviors of the perovskite CaMnO$_3$ for solar cell applications
本文利用DFT计算和蒙特卡罗模拟研究钙钛矿CaMnO₃的电子、磁学及临界行为，发现GGA+U比GGA更准确，并揭示其在太阳能电池应用中的潜力。
2023-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
An ab-initio study on physical properties of Pd2+ incorporated double perovskites CaPd3B4O12 (B = Ti, V)
基于密度泛函理论（DFT）研究了CaPd 3 Ti4 O 12（CPTO）和CaPd 3V 4 O 12（CPVO）双钙钛矿的物理性质。计算得到的结构参数与实验数据吻合较好，证实了其稳定性。这两种化合物的机械稳定性通过Born稳定性标准清楚地观察到。为了使力学行为合理化，我们研究了弹性常数，体积，剪切和杨氏模量，Pugh比，泊松比和弹性各向异性指数。延展性指数证实两种材料本质上都是延展性的。CPTO和CPVO的电子能带结构分别揭示了直接带隙半导体性质和金属特性。计算的偏态密度表明，CPTO和CPVO的Pd 4d和V 3d O 2 p轨道电子之间的强杂化。电子电荷密度图的研究证实了这两种化合物的共价键，离子键和金属键的共存。CPVO的费米面计算确保了电子和空穴的表面指示多带性质。在光学性质中，两种化合物的光电导和吸收系数显示出与能带结构计算结果的良好定性符合。在热力学性质中，德拜温度已被计算以关联其局部特征，包括热电行为。CPTO的热电输运特性研究在800 K时获得了Seebeck系数（186 microVK-1）、功率因数（11.9 microWcm-1 K-2）和约0.8的品质因数（ZT）值，表明该材料可能是热电器件应用的有希望的候选者。
2019-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Mixed-anion mixed-cation perovskite (FAPbI$_3$)$_{0.875}$(MAPbBr$_3$)$_{0.125}$: an ab-initio molecular dynamics study
具有（FAPbI $_3$）$_{1-x}$（MAPbBr $_3$）$_x$组成的混合阴离子混合阳离子钙钛矿已经允许在光伏太阳能电池中记录效率，但是它们的原子尺度行为尚未被很好地理解，部分原因是它们的理论建模需要考虑复杂且相互关联的动态和无序效应。本文采用从头计算分子动力学方法研究了（FAPbI $_3$）$_{0.875}$（MAPbBr $_3$）$_{0.125}$钙钛矿的结构、热力学和电子性质.提出了一种特殊的准随机结构来模拟分子阳离子和卤素阴离子的无序，其化学计量接近于当今最有效的钙钛矿太阳能电池之一。我们表明，旋转的有机阳离子是更强烈地阻碍在混合结构中相比，纯化合物。我们的分析表明，这种混合钙钛矿是结晶稳定的相分离，尽管吸热混合焓，由于大的构型熵。电子性质的混合密度泛函计算，包括自旋轨道耦合在精心挑选的代表性配置提取的分子动力学。我们的模型，在这里验证实验信息，提供了一个更复杂的理解动态和无序效应之间的相互作用，在这个重要的家庭的光伏材料。
2021-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Ab initio studies of structural instabilities in magnesium silicate perovskite
采用密度泛函模拟方法计算了硅酸镁钙钛矿的立方相、稳定的斜方相和中间的四方相的结构性质和高对称性声子。我们表明，稳定相的结构是很好地描述了在少量的不稳定声子冻结成立方相。我们使用这些不稳定的模式的频率来估计立方-tetraxite和tetraxite-正交相变的转变温度。这些进一步调查发现，与应变的耦合表明，声子给出了更好的表示比刚性单位模式。发现中间四元相的声子是稳定的，除了两个旋转模式。立方相和四方相的最不稳定模式的本征向量占正交相的所有位置参数。斜方晶系-四斜晶系过渡的相边界相交可能的地幔地热，表明四斜晶系相可能存在于下地幔。
1995-03-02 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Ab Initio Thermodynamic Study of PbI$_2$ and CH$_3$NH$_3$PbI$_3$ Surfaces in Reaction with CH$_3$NH$_2$ Gas for Perovskite Solar Cells
用于光致发光的有机-无机混合卤化物钙钛矿由于其独特的材料性能而引起了研究兴趣，但遭受较差的材料稳定性。本文采用密度泛函理论结合热力学方法，研究了PbI $_2$和立方CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$（MAPbI $_3$）的表面相图，以更好地理解前驱体对固-气反应合成钙钛矿的影响。利用所设计的PbI $_2$（001）和MAPbI $_3$（100）、（110）和（111）具有完整和各种缺陷终端的平板模型，通过物种化学势计算了它们的形成能和CH $_3$ NH $_2$分子在PbI $_2$（001）表面不同合成条件下的吸附能.计算结果表明，通过HI或NH $_4$ I分子的解离和CH $_3$ NH $_3^+$阳离子或NH $_3$ -CH $_3$ NH $_3^+$络合物的形成，可以促进吸附，有利于PbI $_2$通过固-气反应转化为MAPbI $_3$.此外，我们还发现在不同的钙钛矿结构MAPbI $_3$表面中，MA封端的（110）和MAI封端的（100）表面在pH值为1和6时位于化学势的化学稳定区，这与实验结果一致。我们相信这项工作为高结晶度钙钛矿合成提供了固气反应的基本理解，从而提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性。
2021-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Computer simulations of defects in perovskite KNbO3 crystals
采用从头算LMTO方法和半经验量子化学INDO方法对部分共价钙钛矿型KNbO 3晶体中的F型中心和空穴极化子进行了超原胞计算。我们预测存在的一个网站和两个网站（分子）极化子具有接近的吸收能量（~ 1 eV）。对有关实验数据进行了讨论和解释。
1998-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical and experimental evidence for a post-perovskite phase of MgSiO3 in Earth's D" layer
地球的下地幔被认为主要由（Mg，Fe）SiO3钙钛矿组成，具有少量的（Mg，Fe）O和CaSiO3）。但是，用这种矿物学方法还不能解释地幔最低150公里（D”层）的许多不寻常的性质。在这里，使用从头计算模拟和高压实验，我们表明，在D”层的压力和温度下，MgSiO3从钙钛矿转变成层状CaIrO3型后钙钛矿相。后钙钛矿相的弹性性质及其稳定性场解释了D”层的几个观察到的令人困惑的性质：它的地震各向异性，顶部强烈起伏的剪切波不连续性，以及剪切和体声速之间的可能关系。
2009-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric tensor of perovskite oxides at finite temperature using equivariant graph neural network potentials
本文采用基于等变图神经网络的力场开展钙钛矿氧化物有限温度分子动力学模拟，仅用小规模多性质训练数据即定性再现钛酸钙介电张量温度依赖与结构相变。
2024-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
First principles study of ferroelastic twins in halide perovskites
我们提出了一个从头计算模拟的$90^{\circ}$铁弹孪晶，最近观察到的甲基铵碘化铅。有两个不等价的类型的$90^{\circ}$墙，我们计算作为电子或空穴的汇，这表明一个可能的路线，以提高光伏器件中的载流子分离。尽管分离的非极性域，我们表明这些墙有一个实质性的平面内极化的$\sim 6 \phantom{|} μ\text{C}\phantom{|}\text{cm}^{-2}$，部分原因是flexoelectric。我们认为，这反过来又可以允许光铁性效应，并在壁内为光电流创建有效的路径。
2019-01-03 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 $在略低于带隙的中等光激发下的超快振动动力学。时间分辨光克尔效应信号表现出周期性调制，由于在4和8太赫兹的甲基铵分子的振动和扭曲，除了在1.2太赫兹的无机亚晶格变形。这些振荡被严重阻尼，并且它们的频率随着泵浦密度的增加而呈现蓝移，这与传统激光加热的预期相反。我们的从头算晶格动力学模拟揭示了强烈的非谐振动势的带中心光学声子模式，从而证实了非谐性是实验观察到的频率蓝移的起源。
2021-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen bonds in lead halide perovskites: insights from ab initio molecular dynamics
本文利用从头算分子动力学研究铅卤钙钛矿中氢键的几何判据、动态寿命及其对振动光谱的影响，发现N-H--Br键强于N-H--I键，并揭示氢键导致N-H伸缩峰红移和不对称变形。
2023-03-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
First-principles study of orthorhombic CdTiO3 perovskite
在这项工作中，我们进行了从头计算研究CdTiO 3钙钛矿在其正交相使用FLAPW方法。我们的计算有助于决定从X射线测量中为这种钙钛矿提出的不同晶体结构之间的关系。我们计算了Cd位的电场梯度张量（EFG），并与扰动角关联（PAC）实验的实验信息取得了很好的一致性。我们研究EFG下的各向同性的体积变化，并表明，在这种情况下，广泛使用的“点电荷模型近似”，以确定EFG的作品相当不错。
2002-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Valence and conduction bands engineering in halide perovskites for solar cell applica- tions
我们进行了从头计算模拟，旨在确定的原子和电子结构的高价和导带的起源，和带隙的可调性卤化物钙钛矿。我们发现两个关键成分是二价阳离子和卤素原子轨道之间的重叠，以及Sn或Pb原子上的导带底（CBM）态的电子电荷。特别是，我们发现，较低的差距与较高的负反键重叠，和较高的CBM电荷的二价阳离子。Sn/Pb上的重叠和CBM电荷都可以通过卤化物、双和单价阳离子的化学性质以及晶体结构的对称性来调节。在此基础上，我们提供了一些实用的规则来调整这类材料的价带最大值，导带最小值和带隙。
2014-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Flexible and Efficient Semi-Empirical DFTB Parameters for Electronic Structure Prediction of 3D, 2D Iodide Perovskites and Heterostructures
本文定制了DFTB参数，以低成本准确预测三维和二维碘化铅钙钛矿的带隙、有效质量及异质结构能带排列，适用于大规模系统研究。
2025-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Origin Of Room Temperature Ferromagnetism in a Double Perovskite Sr$_2$FeReO$_6$: a first principle and model Hamiltonian study
在双钙钛矿（A $_2$ BB $'$ O $_6$）中令人困惑的室温铁磁性观察，尽管具有被非磁性B $'$ -离子稀释的B-离子的磁晶格，已经对Sr $_2$ FeReO $_6$进行了检查。利用{ \it Ab-initio}自旋螺旋电子结构计算方法，在倒易空间中确定了进入扩展海森堡模型的交换相互作用，然后用Monte Carlo模拟经典求解，确定了铁磁转变温度T $_c$ .我们发现，必须考虑现场库仑相互作用在pH 6 Re网站（$U$），以获得T $_c$接近实验值。对$ab$ - $initio$电子结构的分析以及适当的模型哈密顿量追踪了T $_c$与$U$的增强的起源，即在这些位点引入的增强的交换分裂。这反过来又使反铁磁交换通道不稳定，从而增强T $_c$。通过与Sr $_2$ FeMoO $_6$的情况进行对比，检查在非磁性网站的占用的作用。
2022-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multi-gap absorption in CaCu$_{3}$Ti$_{4}$O$_{12}$ and the predictivity of ab initio methods
我们报告的四重钙钛矿钙铜$_{3}$钛$_{4}$ O $_{12}$的电子性质，通过几种密度泛函为基础的方法获得，并提出了一个新的解释光学实验的效果，四个不同的过渡（集中在0.7，1.5，2.5，和3.5 eV左右）的光谱。与实验的比较是令人满意的，特别是在我们考虑了自旋无序的影响，这并没有关闭的基本间隙，但抑制了过渡强度。我们发现，我们采用的一些方法往往高估了相应的可调参数的标准值的差距。
2014-07-14 cond-mat.mtrl-sci
The elastic constants of MgSiO3 perovskite at pressures and temperatures of the Earth's mantle
与热对流1有关的地幔温度异常可以从地震层析成像中推断出来，前提是地幔矿物的弹性特性是地幔压力下温度的函数。然而，目前，这些信息很难直接通过实验室实验获得。因此，我们利用计算机技术的最新进展，并进行了有限温度从头计算分子动力学模拟的弹性性质的MgSiO3钙钛矿，下地幔的主要矿物，在相关的热力学条件。当结合断层图像的地幔的结果，我们的研究结果表明，下地幔是显着的滞弹性或成分不均匀的大尺度。我们发现，在给定的深度，地幔的最冷和最热的区域之间的温度差，在1000公里，约为800 K，1500 K在2000公里，并可能超过2000 K的核幔边界。
2009-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic thermodynamic properties and phase boundary across the post-perovskite transition in MgSiO$_3$
为了解决MgSiO $_3$中钙钛矿到后钙钛矿转变的晶格非谐性的影响，我们使用声子准粒子（PHQ）方法进行计算。PHQ基于\textit{ab initio}分子动力学，并且原则上捕获完全非谐性。在热力学极限（$N \rightarrow \infty$）的自由能计算使用温度依赖的准粒子的声子气体模型内的分散体。本文报道了非谐热力学性质和相界的系统结果。局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）的计算进行，以提供这些属性的置信约束。非谐效应证明了使用准谐波近似（QHA）所获得的结果进行比较。QHA的不足之处表现在它高估了热膨胀系数和热力学Grüneisen参数以及它在高温极限下收敛的等容热容。PHQ相界具有随温度增加的克拉珀龙斜率（$dP/dT$）。这一结果与QHA相界的曲率几乎为零形成对比。非谐性使相边界在高压下向低温弯曲。讨论了地幔地热对相边界双重穿越的影响。
2022-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Hartree-Fock Studies of the Ferroelectric Perovskites
在从头算HF方案中，我们使用Berry-phase计算和超晶胞计算来计算KNbO_3和BaTiO_3的晶格动力学和电子介电常数的动态电荷。与实验数据的比较表明，HF提供了这种材料的电子性质的描述，其准确性是同一数量级的LDA之一。然而，这两组结果之间存在重大差异，其来源受到仔细审查。受表面和畴界性质研究的启发，我们也给出了BaTiO_3平板的一些结果，包括真正孤立的和周期性重复的不同终端的平板。处理真正孤立板的能力是这里采用的局部化基实现的优点。我们证明，除其他事项外，非平凡的BaTiO_3 [001]表面的动态电荷中性。
1998-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Surface state at $BaSnO_3$ evidenced by angle-resolved photoemission spectroscopy and ab initio calculations
过氧化氢碱土锡酸盐，如$BaSnO_3$和$SrSnO_3$，显示出透光性和高电导率（当掺杂时），已经成为新型光电器件的有希望的候选者。这些器件大多基于异质结构，并且对于它们的电子结构的理解（其通常偏离本体）对于探索全部应用潜力是强制性的。采用角分辨光电子能谱和从头计算，我们揭示了在1\% La掺杂的$BaSnO_3$薄膜的$SnO_2$末端表面存在二维金属态.观察到的表面状态的特征在于不同的载流子密度和较小的有效质量相比，相应的体积值。大约$0.12m_e$的小表面有效质量可以引起BSO基异质结构的导电性的改善。
2021-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Three-Dimensional to Layered Halide Perovskites: A Parameter-Free Hybrid Functional Method for Predicting Electronic Band Gaps
针对标准杂化泛函预测3D及层状卤化物钙钛矿带隙的不足，本研究评估DSH泛函，提出基于对应3D钙钛矿介电常数的改进策略，提升预测精度，为光电子材料建模提供高效无参数方法。
2025-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magnetic and optical properties of double perovskite Bi2FeCrO6 from first-principles investigation
双钙钛矿结构Bi $_2$ FeCrO $_6$，与BiFeO $_3$类似，具有很强的铁电性和室温以上的高磁居里温度，是一种非常有趣的材料，但现有的密度泛函理论（DFT）研究在局域密度近似（LDA）下采用赝势产生金属基态，需要LDA+U方法来产生所需的非金属基态，导致低的磁居里温度（低于130 K）。本文采用全势缀加平面波方法和蒙特卡罗模拟相结合的方法，优化其晶体结构，研究其电子结构和磁光学性质。我们的优化结构是一个强大的亚铁磁半导体。这种非金属相是由于晶场分裂和自旋交换分裂而形成的，与先前DFT研究中的Mott-Hubbard态相反。计算了自旋交换常数和光学性质。我们的从头算磁居里温度为450 K，远高于以前的DFT为基础的值，并与实验结果相一致。我们的研究和分析表明，主要的磁性机制是铁和铬之间的反铁磁超交换的中间O原子。这些结果有助于理解此类钙钛矿材料并探索其潜在的应用。
2012-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of BaSnO3 investigated by high-energy-resolution electron energy-loss spectroscopy and ab initio calculations
钙钛矿型BaSnO3由于其在室温下具有高电子迁移率和光学透明性等理想的氧化物电子器件性能而受到越来越多的关注。由于这些电子和光学性质主要来源于材料的电子结构，在这里外延生长的BaSnO3薄膜的基本电子结构研究使用高能量分辨率的电子能量损失谱在透射电子显微镜和从头计算。这项研究提供了一个详细的描述BaSnO3的介电函数，包括体等离子体激元激发和临界带间电子跃迁的能量，的能带结构和部分态密度，测量的带隙，等等。为了使各种沉积方法的研究代表，从混合分子束外延和高压氧溅射沉积生长的BaSnO3薄膜的结果报告。
2016-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio dielectric response function of diamond and other relevant high pressure phases of carbon
利用密度泛函理论和多体微扰理论计算了碳的金刚石、体心立方金刚石（bc 8）和六方金刚石（朗斯代尔石）相的电子结构和介电性质，重点研究了高压物理和热致密物质中相关固相的激子图像。我们还讨论了再现的非弹性X射线散射光谱的能力，与现有的模型相比，在最近的X射线散射实验的碳和碳轴承材料在兆巴范围。
2019-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Lone Pair Effect, Structural Distortions and Potential for Superconductivity in Tl Perovskites
绘制类比BaBiO3，我们调查通过从头计算电子结构计算潜在的新的超导体的类型ATlX3与A = Rb，Cs和X = F，Cl和Br，特别强调RbTlCl3。基于化学推理，支持的计算，我们表明，基于Tl的钙钛矿具有结构和电荷不稳定性驱动的孤对效应，类似于BaBiO3的情况下，有效地成为A2Tl1+Tl3+X6。我们发现，在空穴掺杂的RbTlCl 3，结构没有Tl 1+，Tl 3+电荷分离变得更稳定，虽然理想的立方钙钛矿，通常被视为超导性的最佳主机，不应该是最稳定的相在系统中。已知的超导体（Sr，K）BiO 3和空穴掺杂的RbTlCl 3，被预测为在相同的四元结构中最稳定，显示出高度相似的计算电子能带结构。
2013-02-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Intrinsic Limits of Charge Carrier Mobilities in Layered Halide Perovskites
本文通过从头算方法研究层状卤化物钙钛矿载流子迁移率低于三维体系的原因，揭示其主因是带边电子态密度增加而非电子-声子耦合增强，并指出这是由维度降低和八面体连通性中断导致的内禀限制。
2024-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Disentangling Electronic and Lattice Contributions to Transient Absorption in Metal Halide Perovskites: A First-Principles Study of CH3NH3PbBr3
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；European Theoretical Spectroscopy Facility (ETSF)（欧洲理论光谱设施）
研究金属卤化物钙钛矿中电子与晶格自由度复杂作用下瞬态吸收的起源。采用结合非平衡贝叶斯-萨尔皮特方程与从头算分子动力学的第一性原理方法，可定量区分飞秒到皮秒时间尺度的电子和热晶格贡献。
2026-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Conversion of La$_2$Ti$_2$O$_7$ to LaTiO$_2$N via Ammonolysis: An ab-initio Investigation
本研究利用密度泛函理论计算揭示 La$_2$Ti$_2$O$_7$ 氨解为 LaTiO$_2$N 的缺陷与表面机制，阐明氧空位促氮掺入、扩散及自发结构转变的临界条件。
2023-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio prediction of an order-disorder transition in Mg$_2$GeO$_4$: implication for the nature of super-Earth's mantles
在这里，我们提出了一个从头计算预测的有序-无序转变（ODT）从$I\bar{4}2d$型到Th $_3$ P $_4$型相的阳离子亚晶格的Mg $_2$ GeO $_4$，后后钙钛矿（后PPv）相。这种不常见的预测类型是通过在56个原子的超晶胞中进行原子配置的高通量采样，然后进行玻尔兹曼系综统计计算来实现的。Mg $_2$ GeO $_4$是$I\bar{4}2d$型Mg $_2$ SiO $_4$的低压类似物，预测超级地球地幔的主要行星形成阶段。因此，在$I\bar{4}2d$型Mg $_2$ SiO $_4$中也预期有类似的ODT，这应该会影响这些行星的内部结构和动力学。这种Th $_3$ P $_4$型相在Mg $_2$ GeO $_4$中的预测进一步增强了地球/行星形成硅酸盐和氧化物在极端压力下的晶体结构与稀土倍半硫化物在低压下的晶体结构之间的关系。
2020-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen-stripes in La0.5Ca0.5MnO3 from ab initio calculations
采用Hartree-Fock近似下的从头计算方法研究了钙钛矿型La0.5Ca0.5MnO3的电子、磁性和轨道性质.利用Radaelli等人[Phys. Rev B 55，3015（1997）]报道的实验晶体结构，我们发现了电荷有序条纹状基态。条纹的周期性和绝缘CE型磁结构与中子X射线和电子衍射实验一致。然而，详细的结构是更复杂的比简单的模型设想的Mn d-水平上的电荷和轨道顺序，并更好地描述为一个电荷密度波的氧空穴，耦合到Mn自旋/轨道顺序。
2003-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio calculations for the tetragonal PbZr0.5Ti0.5O3
采用广义梯度近似下的密度泛函理论赝势平面波方法，对四元钙钛矿型PbZr 0.5Ti 0.5O3的结构、弹性和电子性质进行了从头算研究.计算得到的平衡晶格参数与实验数据吻合较好。从Birch-Murnaghan状态方程获得的体积模量计算为B 0 =170 GPa，带隙能量Eg=2.1 eV-3.5 eV。所有原子的计算电荷与名义电荷之间都存在一定的差异。最大的是铅离子。它们是由Pb 6s和O 2 p态的杂化引起的。在0.1%-0.3%范围内，研究了应变对各向平均杨氏模量的影响。
2013-06-24 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Thermal Conductivity of CaSiO$_3$ Perovskite at Lower Mantle Conditions
地幔矿物的热导率（$κ$）是地球动力学模拟中的一个基本性质。它控制着地幔对流的形式和地幔冷却与地核冷却的时间尺度。立方CaSiO $_3$钙钛矿（CaPv）是下地幔（LM）中第三丰富的矿物（7体积%）。然而，尽管其重要性，没有理论或实验估计的CaPv的$κ$存在。由于其强非谐性，对其性质的理论研究具有挑战性。在相关高压和高温下的实验测量同样具有挑战性。在这里，我们提出了$ab$ $initio$的CaPv的$κ$的结果，使用一个既定的声子准粒子的方法，可以解决其强非谐性。我们还提供$κ$的实验测量。预测和测量是在良好的协议，并揭示了一个令人惊讶的大$κ$立方CaPv。尽管其相对较低的丰度，CaPv的$κ$可能会增加下地幔$κ$约10%，如果占。地壳物质富集的地幔区的$κ$将受到更强烈的影响。
2020-05-17 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
