在铅基钙钛矿材料中,黑色晶体/黄色晶体之间的转化是活性降低的主要原因,伦敦帝国学院Aron Walsh作为通讯作者和庆北国立大学、苏州大学的研究者等对混合晶相进行模拟,结果显示了其中较小的热动力学作用(容易在钙钛矿相中掺杂六方相)、较大的电子相关性质。
在铅基钙钛矿中,相变的过程中伴随着拐角共用和面共用之间的配位变化过程,比如在CsPbI3中拐角共用的情况中构成立方相(3C),面共用的情况中构成六方相(2H),此外还有两种11H结构的CsPbI3材料(其中分别在材料的层中分别通过拐角共用/面共用结合)。作者通过DFT计算对几种不同结构的CsPbI3稳定性进行表征,结果显示2H晶相的材料稳定性最高。同时作者发现,CsPbI3堆叠过程中的结构变化进行较容易,不需要较大的热力学能量。
对电子相关进行分析,作者发现了混合堆叠模型中显示更大的间接能带结构,并通过带边的电子密度、静电势、核能级分布情况对能带结构进行分析:结果显示,拐角共用的区域会得到较低的导带,但是较高的价带会在拐角共用/面公用区域中形成。作者发现,六方相的掺杂相非常容易在钙钛矿相中形成,并且起到抑制空穴传输作用,同时这种混合相结构为钙钛矿的新应用提供了可能。
参考文献
Ji-Sang Park, Zhenzhu Li, Jacob Wilson, Wan-Jian Yin, and Aron Walsh*
Hexagonal Stacking Faults Act as Hole Blocking Layers in Lead Halide Perovskites, ACS Energy Letter 2020
DOI:10.1021/acsenergylett.0c01124
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c01124