并提出极有可能通过实验实现。19 最近,人们利用第一性原理 DFT 计算来计算某些稀土氮化物钙钛矿 ABN 3(A = La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 和 B = Re、W)的磁矩和热力学稳定性,并提出了它们在氮化物材料领域的众多技术应用。16 在这方面,DFT 现在被认为是一种估算所研究材料的电子和光电特性的优雅方法。电子和光电特性主要由材料的带隙决定。虽然采用局部密度近似 (LDA) 和广义梯度近似 (GGA) 的 DFT 计算低估了 E g 值,33 – 36 但未经筛选的混合函数和 Perdew – Burke – Ernzerhof – Hartree – Fock 交换 (PBE0) 函数会高估化合物相对于其实验对应物的带隙能量。37 – 39 在这方面,使用混合交换关联 (XC) 函数,例如 Heyd – Scuseria – Ernzerhof (HSE)、Becke-3 参数-Lee-Yang-Parr (B3LYP) 和 B3PW91,通过单次 GW (G 0 W 0 ) 近似完成的 DFT 计算可以预测接近实验结果的化合物的 E g 值。 14,33,40 – 48 此类计算的主要缺陷在于它们对计算要求高并且需要高端服务器来运行它们。在这种情况下,机器学习(ML)现在被认为是一种有效的替代途径,可以避免与 DFT 计算相关的固有计算成本,并有助于在材料特性和目标变量(此处为 Eg)之间建立一个简单的模型。49 – 60 尽管最近已成功实施 ML 方法预测氧化物、卤化物钙钛矿和双钙钛矿化合物的带隙,61 – 66 但在预测氮化物钙钛矿的带隙方面尚未发现此类报道。考虑到上述问题,本文旨在从 ML 模型中预测 ABN 3 钙钛矿的带隙。已经进行了 DFT 研究以估计两种新型氮化物钙钛矿 CeBN 3(B = Mo,W)的电子能带结构、Eg 值和光电特性。本文的结构如下:第2节讨论了计算方法,包括ML方法和第一性原理DFT计算。第3.1节分享了ABN 3钙钛矿数据的清理和预处理。第3.2节讨论了ML模型的训练和验证。第3.3节致力于理解两种新发现的氮化物钙钛矿化合物CeBN 3 (B = Mo, W)的结构性质和稳定性。第3节。图4以CeBN 3 化合物的电子能带结构和带隙计算为框架,采用不同层次的DFT理论进行计算。相应的光电特性已在第3.5节中重点介绍。本研究的总体结论已在第4节中讨论。
摘要在过去的十年中,基于金属卤化物钙钛矿(MHP)半导体的太阳能电池的性能飙升,现在与已建立的技术(如结晶硅)相媲美。然而,MHP半导体的最有希望的实施是在一个串联的太阳能电池中,该电池有望并确实提高了更高的功率转换效率。MHP的可调带隙使它们独特地放置在为一系列不同的窄带隙吸收器中提供这些高效串联太阳能电池。基于含有宽带的甲基铵(> 1.7 eV)吸收器顶部细胞的串联设备的效率超过30%,这是令人印象深刻的成就1。尽管如此,基于无甲基铵宽带隙吸收器顶部细胞的串联设备尚未达到30%的效率里程碑。与含有甲基铵的含有和较窄的带隙对应物相比,无甲基铵的宽带隙MHP的性能特别差,这说明了串联细胞技术的更大进步的显着范围。在这篇综述中,我们专注于无甲基铵的MHP。我们强调了这些材料所面临的独特挑战,包括当前限制其开路电压和效率远低于其热力学限制的能量损失途径。我们讨论了该材料系统开发的最新进展,它们在串联光伏技术方面的表现,并突出了似乎特别有前途的研究趋势。最后,我们建议未来的途径探索以加快宽带隙MHP的发展,这反过来又将加速基于这些材料的串联太阳能电池的部署。
作者的完整清单:洪,库塔克;首尔国立大学,材料科学与工程系,高级材料研究所;劳伦斯·伯克利国家实验室,化学科学系权,Ki Chang;首尔国立大学材料科学与工程系,高级材料研究所Choi,Kyoung;韩国基础科学研究所,国家研究设施和设备中心(NFEC)LE,Quyet; Duy Tan University,Duy Tan University,Duy Tan University,DU NANG 550000,越南; Kim,Seung Ju;首尔国立大学,材料科学与工程系,高级材料研究所,汉苏;首尔国立大学,材料科学与工程系,高级材料研究所SUH,Jun Min;首尔国立大学,材料科学与工程系,高级材料研究所Kim,Soo Young;韩国大学 - 卡罗来林的Anam校园,材料科学与工程萨特弗拉;劳伦斯·伯克利国家实验室(Jang,Ho Won);首尔国立大学,材料科学与工程系,高级材料研究所
17 Tailoring the spontaneous emission of nanocube perovskites 475 Hamid Pashaei-Adl, Setatira Gorji, and Guillermo Mun˜oz Matutano 17.1 Introduction 475 17.2 Perovskite nanocrystals: Synthesis, size and shape control, quantum confinement 476 17.3 Spontaneous emission by single perovskite nanocrystals 482 17.4工程自发发射速率:带有纤维腔模式和双曲线超材料的purcell效应487 17.5 perovskite SuperCrystals中相干自发发射494 17.6摘要497参考497
使用安装在 J-PARC 材料与生命科学实验设施的单晶衍射仪 SENJU (BL18) 和超高分辨率粉末衍射仪 SuperHRPD (BL08) 收集飞行时间中子衍射数据。如图 1(a) 所示,在 MASnBr 3 的五个相中观察到的衍射图案彼此明显不同,表明晶体结构通过四个相变依次变化。该结果需要重新考虑 g、d 和 e 相的结构,其中 b - g 相和 d – e 相之间没有观察到明显的结构变化[1]。对于 MASnI 3 ,如先前报道的那样[2][3],识别出三个具有不同结构的相(图 1(b))。最低温相的结构仍然不确定,但 b 相和 g 相之间衍射图案的剧烈变化表明结构对称性从四方晶系到三斜晶系显著降低。立方a相单晶结构分析表明MA分子的质心位于立方晶胞中心之外,用最大熵法合成的分子核密度沿立方轴呈现各向异性分布。这些趋势在MASnBr 3 中表现得更为明显,表明X = Br晶体中有机-无机相互作用的影响更强。
可再生能源的未来依赖于发现用于高密度储能的新材料。1 由于其多功能性、高极化电位和介电常数,铁电 (FE) ABO 3(A、B = 各种金属离子)钙钛矿是电容器技术中一类受欢迎的材料。2、3 PbTiO 3 和类似的钙钛矿基电容器由于 A 位 (Pb) 与 O 的偏心杂化而表现出出色的能量存储密度。3 然而,Pb 的毒性限制了它们的商业使用,因此需要无铅 FE 替代品。4 遗憾的是,由于 BO 6 八面体旋转/倾斜的反铁电畸变 (AFD) 畸变,导致中心对称 Pnma 空间群的优先稳定,室温下无铅 ABO 3 钙钛矿中的 FE 不稳定性受到抑制。 5 缺陷工程(Ca 掺杂、氧空位等)已被有效利用,通过修改 ABO 3 钙钛矿中的局部 A/B 位对称性来克服这些 AFD 畸变。6 传统上,
Science Advances ,2020 ,6,eaaz5961;Nature Communications ,2017 ,8,14051;2020 ,11,4329;JACS,2018 ,140,13181-13184;2020 ,142,16001-16006;Angew.Chem.Int.Ed.,2017 ,56,9018-9022;2018 ,57,1021-1024;2020 ,59,14120-14123; 2020 ,59 ,23067-23071;2021 ,133 ,2515-2522;Advanced Materials,2016 ,28 ,305-311;2016 ,28 ,8983-8989 2018 ,30 ,1707093;ACS Energy Letters,2018 ,3 ,54-62;2018 ,3 ,1443-144 9;2019 ,4 ,1579-1583;Chemical Science,2017 ,8 ,8400- 8404;2018 ,9 ,586-593; ACS Materials Letters,2019,1,594-498;2020,2,376-380;2020,2,633-638;J. Phys。Chem.Lett.2018,9,2164-2169;2019,10,5836−5840;2019,10,5923−5928;2021,12,8229–8236;Materials Science & Engineering R,2019,137,38-65;Advanced Optical Materials,2019,7,1801474; 2020 ,9,2001766;材料化学,2018 ,30,2374-2378;2020 ,32,374-380
成功实施了在串联perovskite光伏设备的顶部细胞中的成功实施,但受到卤化物种族隔离现象的阻碍,[27-29]遭受了混合的碘化碘 - 溴组成,用于实现宽带式的(> 1.7 ev [> 1.7 ev [22,23,23])。太阳光谱的高能部分。在带有袋中的照明下[27]或电荷载体注入,[30-32]这些伴侣经历了一个混合过程,从而形成了富含碘化物和溴化物的富相的局部区域。[33–36]去除外部刺激导致从隔离中恢复。[27,37–39]尽管这种可逆的相分离仅影响钙矿体积的少数族裔,[34,40]在空间上,空间不均匀的bandgap严重破坏了混合壁孔孔孔的适用性,不仅可以通过限制了频带的范围,而不仅会限制频带的范围,而且还限制了对频段的效果[41] [41] 41] [41] [41] [41–43]和重组,[44]并导致电压损耗。[40,45]因此,正如最近的几篇评论文章中列出的那样,已经大量的研究注意力用于理解这一案例以防止这种情况。[46–50]
其在光伏应用领域的研究引起了人们的兴趣,因为它们的量子效率已经达到了 25.5% [1],而且还扩展到辐射传感 [2,3] 和各种光电设备。[4–7] 达到高质量 MAPbI 3 、FAPbI 3 和 CsPbI 3 单晶的极限,与 MA、FA 和铯 (Cs) 阳离子混合物的组合结构成为最先进的钙钛矿材料,提高了量子效率并将结构稳定性从几天延长到几个月。[2,8–10] 由于基本物理性质接近其母结构,因此所提出的 FA 0.9 Cs 0.1 PbI 2.8 Br 0.2 可作为铅卤化物钙钛矿类的有效模型系统。与传统的 III-V 和 II-VI 半导体相比,钙钛矿在某种意义上具有反转的能带结构:价带 (VB) 态由 s 轨道形成,而导带 (CB) 态由 p 轨道贡献。强自旋轨道耦合,特别是 Rashba 效应 [11–14] 也会交换电子和空穴的自旋特性。[15,16] 因此,与晶格核的超精细相互作用由空穴而不是电子主导。钙钛矿能带结构为光学跃迁提供了清晰的极化选择规则,因此结合