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对光电应用perovskites CSPBX 3的机械，弹性，电子和光学参数研究的比较DFT评估。
perovskites，特别是CSPBX 3（X = F，Cl，Br，I），正在引起人们的注意，因为它们的显着光电特征，适用于诸如太阳能电池，LED和光电探测器之类的应用。利用密度功能理论（DFT），本研究探讨了CSPBX 3的电子，机械和光学性能。CSPBI 3和CSPBBR 3具有较大的带隙和出色的光学特征的理想电子特征，使其最适合太阳能电池和LED。CSPBF 3对于出色的机械性能而突出，非常适合闪烁体等应用。总体而言，电子和光学方面的CSPBI 3和CSPBBR 3 Excel Excel，而CSPBF 3在机械上是强大的。（收到2024年1月12日； 2024年8月14日接受）关键字：DFT，状态密度，光学性质，弹性属性1。简介钙钛矿是与矿物钙钛矿共有特定晶体结构的材料类别，它具有通用的式ABX 3，并包含阳离子A和B以及阴离子X [1] - [5]。由于它们在各种技术中的潜在用途，例如太阳能电池[6] - [9]，发光二极管LED [10]，Lasers [11]，光电探测器[12]，储能设备[13]和传感设备[14] perovskites最近引起了很多关注。尤其是钙钛矿太阳能电池已经看到了惊人的效率进步，并有可能替代常规的基于硅的太阳能电池作为低成本和有效的选择[15]。由钙钛矿制成的材料具有某些特征，使它们非常适合这些用途[16]。，由于其高吸收系数，它们可以吸收大量的光，并具有相对较少的材料层[17]。此外，由于它们的高电荷载体迁移率[18]，它们可以适应各种应用，从而促进了快速电荷转移[19]，并且能够通过改变材料的组成[20]来控制其带隙。钙钛矿太阳能电池的高功率转换效率和廉价的制造方法帮助他们迅速将自己确立为最有希望的下一代太阳能技术之一[21]。
研究论文嵌入固有微孔聚酰亚胺的耐空气卤化铅钙钛矿纳米晶体
尽管铯铅卤化钙钛矿 (CsPbX 3 ，X = Cl、Br 或 I) 纳米晶体 (PNC) 因其出色的光学和传输特性而迅速发展用于多种光电应用，但它们的结构稳定性低，尤其是在环境条件下，限制了它们的设备制造和商业化。在这项工作中，我们开发了一种新方法来保护这些纳米晶体的表面，从而提高了化学稳定性和光学性能。该方法基于将 CsPbX 3 NC 封装到具有内在微孔的聚酰亚胺 (PIM-PI) 中，4,4 ′-(六氟异丙基亚甲基)二邻苯二甲酸酐与 2,4,6-三甲基-间苯二胺 (6FDA- TrMPD) 发生反应。 6FDA-TrMPD 作为保护层可以有效地将 NC 与空气环境隔离，从而提高其光学和光致发光稳定性。更具体地说，比较用聚合物处理的 NC 与 168 小时后的合成纳米晶体，我们观察到聚合物处理前后 NC 的 PL 强度分别下降了 70% 和 20%。此外，含有聚合物的 PNC 薄膜比合成的纳米晶体显示出更长的激发态寿命，表明处理过的 PNC 中的表面陷阱态显著降低。化学和空气稳定性以及光学行为的增强将进一步提高 CsPbBr 3 PNC 的性能，从而产生有前景的光学器件并为其大规模生产和实施铺平道路。
1 钙钛矿简介
钙钛矿是指一种晶体结构，并扩展到所有具有相同结构的材料，尽管它可能表现出非常不同的性质和性能。最初，钙钛矿仅表示具有 ABO 3 化学计量学晶体学家族的金属氧化物矿物。钙钛矿的起源可以追溯到 1839 年德国矿物学家古斯塔夫·罗斯在乌拉尔山脉发现富含绿泥石的矽卡岩。在这种矿物中发现了 CaTiO 3 成分，并以著名的俄罗斯地质学会主席列夫·A·佩罗夫斯基伯爵 (1792–1856) 的名字命名。此后，许多具有钙钛矿结构的金属氧化物，如 BaTiO 3 、PbTiO 3 和 SrTiO 3 ，得到了广泛的研究。许多氧化物钙钛矿被发现表现出铁电或压电特性 [1–3]。氧化物钙钛矿发现50多年后，Wells合成了一系列通式为CsPbX 3 (X=Cl, Br, I)的铅卤化物[4]。这些金属卤化物后来被证明具有钙钛矿结构ABX 3 ，其在高温下为立方结构，在低温下由四方畸变结构转变而来。CsPbX 3 的可调光电导性引起了电子性质研究的广泛关注，也催生了有机分子加成的思路[5, 6]。Weber发现有机阳离子甲铵 (CH 3 NH 3 + ) 取代Cs +形成CH 3 NH 3 MX 3 (M=Pb, Sn, X=I, Br)，发表了第一份有机铅卤化物钙钛矿的晶体学研究[7, 8]。 20 世纪末，Mitzi 等人合成了大量有机-无机卤化物钙钛矿。[9–11]。有机分子（例如小分子和大分子有机阳离子）为卤化物钙钛矿注入了新的活力，使其在光电、光伏、铁磁和反铁磁以及非线性光学领域具有更多样化的结构和物理特性。除了灵活的组件和多功能功能外，低形成能使卤化物钙钛矿易于
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化学改变，原子替代，金属掺杂，静水压力，电动ELD和磁性ELS只是用于改变材料物理特征的少数方法。在这些方法中，应用外部水力压力是一种方便且高度有效的方法来改变钙钛矿材料的带隙。25这种修饰阳离子反过来在其光学和电子特性中显着。在最近的进步中，研究人员在增强钙含量卤化物（CSPBX）钙钛矿太阳能电池板方面取得了重大进展，从而导致功率转换效率（PCE）超过20％。26为了解决环境问题，已经探索了各种替代化合物，例如SN 2+，GE 2+，BI 3+和SB 3+，以取代有害的PB 2+。27在这些替代方案中，锡（SN 2+）由于其感知到的环境友好性而成为一种特别迷人的物质。结果，太阳能电池，光电检测器和由基于锡的有机物制成的LED - 无机