无机氧化物和卤化物钙钛矿晶体结构和电子性质的第一性原理研究

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:cowboy94
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近年来,化石燃料的过度开发利用导致污染问题接踵而至,新型太阳能电池的开发已经成为世界各国普遍关注的热门话题。而无机氧化物钙钛矿和有机卤化物钙钛矿材料由于具有易合成、低成本和高效率的优点已经引起科研工作者的广泛关注。该材料的光学吸收效率在几年内突飞猛进,这种发展速度是历史上任何一种材料都无法比拟的。但是由于材料的稳定性能以及性能改善方面仍没有解决,成为限制其工业化大规模生产的关键因素。在本论文中采用第一性原理计算,分别探究A位和B位掺杂元素对材料晶胞参数、导电性质、磁性和光学性质的影响。主要工作有:(1)采用第一性原理计算Ca2+/Ba2+掺杂对SrFeO2结构钙钛矿导电性质和磁性性质的研究。计算考虑三种不同的掺杂浓度,结果表明不同的掺杂浓度和掺杂位置都对晶体的空间结构以及导电性质有影响。当掺杂浓度x=0.5的情况下,α和β结构具有Pmmm的对称性,表现出半导体的性质;而γ和δ结构具有P4/mmm的对称性,结构具有半金属的性质。当x=0.25和0.75时,体系具有半金属的性质。并且掺杂会使材料的磁距发生改变。(2)应用第一性原理计算Cl-/Br-的掺杂对CH3NH3PbI3材料导电性质和光学性质的影响。结果显示离子随着掺杂浓度的增加晶格常数和介电函数相应减小,相反带隙在增加。能带图表明价带主要由卤素的p轨道和Pb的6s轨道贡献,导带由Pb的6p轨道贡献。而[CH3NH3]+对晶体的导电性没有贡献,只是对有机钙钛矿贡献了一个单位的正电荷来维持体系的电中性。在可见光谱范围内,掺杂导致材料的吸收效率在降低。
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