鈣鈦礦的軟晶格是其獨(dú)特材料特性的原因,包括極化子形成、缺陷容限、非諧波振動(dòng)和大電致伸縮響應(yīng),從而產(chǎn)生奇異的載流子動(dòng)力學(xué)并促進(jìn)應(yīng)變工程以提高效率和穩(wěn)定性。然而,晶格柔軟度的原子起源及其對(duì)結(jié)構(gòu)和載體動(dòng)力學(xué)的影響仍有爭(zhēng)議。鑒于此,2021年12月22日蘇州大學(xué)尹萬(wàn)健團(tuán)隊(duì)于EES刊發(fā)鈣鈦礦晶格柔軟度的原子起源及其對(duì)三維鈣鈦礦結(jié)構(gòu)和載流子動(dòng)力學(xué)的影響的研究成果。基于離子解釋,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的模型,即鈣鈦礦ABX3的晶格柔軟度主要取決于其組成元素(特別是 B 和 X)的空間大小和化合價(jià),而之前假設(shè)的主要原因——有機(jī)分子旋轉(zhuǎn),s -p 反鍵耦合和[BX6]八面體傾斜起輔助或次要作用。通過(guò)第一性原理計(jì)算全面研究了離子尺寸/化合價(jià)、晶格柔軟度、結(jié)構(gòu)無(wú)序和載流子動(dòng)力學(xué)之間的直接相關(guān)性,從而確定了鈣鈦礦中異常的溫度依賴性載流子復(fù)合率的起源。明確回答了當(dāng)前關(guān)于鈣鈦礦軟晶格的爭(zhēng)論,合理化了從成分管理(即 A 位和 B 位混合)到清晰模型中的應(yīng)變工程的各種實(shí)驗(yàn),并為器件工程提供了有見地的指導(dǎo)和用于新型光電應(yīng)用的材料設(shè)計(jì)。
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