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钡作为掺杂元素调控铅基钙钛矿材料的毒性和光电特性

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王雪婷, 付钰豪, 那广仁, 李红东, 张立军. 2019: 钡作为掺杂元素调控铅基钙钛矿材料的毒性和光电特性, 物理学报, 68(15): 118-126. doi: 10.7498/aps.68.20190596
引用本文: 王雪婷, 付钰豪, 那广仁, 李红东, 张立军. 2019: 钡作为掺杂元素调控铅基钙钛矿材料的毒性和光电特性, 物理学报, 68(15): 118-126. doi: 10.7498/aps.68.20190596
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Wang Xue-Ting, Fu Yu-Hao, Na Guang-Ren, Li Hong-Dong, Zhang Li-Jun. 2019: Barium as doping element tuning both toxicity and optoelectric properties of lead-based halide perovskites, Acta Physica Sinica, 68(15): 118-126. doi: 10.7498/aps.68.20190596
Citation: Wang Xue-Ting, Fu Yu-Hao, Na Guang-Ren, Li Hong-Dong, Zhang Li-Jun. 2019: Barium as doping element tuning both toxicity and optoelectric properties of lead-based halide perovskites, Acta Physica Sinica, 68(15): 118-126. doi: 10.7498/aps.68.20190596
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钡作为掺杂元素调控铅基钙钛矿材料的毒性和光电特性

  • 吉林大学, 超硬材料国家重点实验室和物理学院, 长春 130012

  • 吉林大学, 汽车材料教育部重点实验室和材料科学与工程学院, 长春 130012

  • 吉林大学, 超硬材料国家重点实验室和物理学院, 长春 130012;吉林大学, 汽车材料教育部重点实验室和材料科学与工程学院, 长春 130012

Barium as doping element tuning both toxicity and optoelectric properties of lead-based halide perovskites

  • 摘要: 近年来,有机-无机杂化卤化物钙钛矿材料(ABX3)由于具有优异的光电性质,受到了材料、能源等领域的广泛关注.但是,卤化物钙钛矿存在两个明显阻碍其商业化应用的问题:热稳定性差和含有有毒的铅(Pb)元素.相比于有机-无机杂化卤化物钙钛矿,全无机卤化物钙钛矿通常拥有更好的热稳定性.同时,采用一些无毒的元素部分替代B位的Pb,可以在保持优异光电特性的同时减小材料的毒性.本文结合无序合金结构搜索方法和第一性原理计算,系统研究了Ba掺杂CsPbX3(X=Cl,Br,I)钙钛矿体系的热稳定性和光电特性.计算结果显示,只有在高Ba浓度时,可以在室温下形成无序固溶体.由于Ba和Pb的离子半径和电负性等物理化学性质存在显著差异,随着Ba掺杂浓度的增加,带隙和载流子有效质量都呈现上升趋势,且带隙具有很宽的调节范围.因此,我们预测高Ba掺杂浓度的CsPbX3(X=Cl,Br,I)钙钛矿体系在短波段(如紫外或近紫外光)发光二极管或辐射探测器等领域具有潜在的应用价值.
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出版历程
  • 刊出日期:  2019-08-05

钡作为掺杂元素调控铅基钙钛矿材料的毒性和光电特性

  • 吉林大学, 超硬材料国家重点实验室和物理学院, 长春 130012
  • 吉林大学, 汽车材料教育部重点实验室和材料科学与工程学院, 长春 130012
  • 吉林大学, 超硬材料国家重点实验室和物理学院, 长春 130012;吉林大学, 汽车材料教育部重点实验室和材料科学与工程学院, 长春 130012

摘要: 近年来,有机-无机杂化卤化物钙钛矿材料(ABX3)由于具有优异的光电性质,受到了材料、能源等领域的广泛关注.但是,卤化物钙钛矿存在两个明显阻碍其商业化应用的问题:热稳定性差和含有有毒的铅(Pb)元素.相比于有机-无机杂化卤化物钙钛矿,全无机卤化物钙钛矿通常拥有更好的热稳定性.同时,采用一些无毒的元素部分替代B位的Pb,可以在保持优异光电特性的同时减小材料的毒性.本文结合无序合金结构搜索方法和第一性原理计算,系统研究了Ba掺杂CsPbX3(X=Cl,Br,I)钙钛矿体系的热稳定性和光电特性.计算结果显示,只有在高Ba浓度时,可以在室温下形成无序固溶体.由于Ba和Pb的离子半径和电负性等物理化学性质存在显著差异,随着Ba掺杂浓度的增加,带隙和载流子有效质量都呈现上升趋势,且带隙具有很宽的调节范围.因此,我们预测高Ba掺杂浓度的CsPbX3(X=Cl,Br,I)钙钛矿体系在短波段(如紫外或近紫外光)发光二极管或辐射探测器等领域具有潜在的应用价值.

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