鈣鈦礦CH_3NH_3PbI_3材料；
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鈣鈦礦CH_3NH_3PbI_3材料；產品描述：
鈣鈦礦結構材料CH_3NH_3PbI_3由于其在如光伏、光電二極管、傳感器和光催化劑等諸多領域中有出色的光電性能而受到相當大的關注。在鈣鈦礦太陽能電池中,將CH_3NH_3PbI_3用為吸光層材料。由于CH_3NH_3PbI_3內部無機金屬鹵化物八面體結構單元的電荷載流子遷移率以及有機部分所引入的塑性機械性能,從而使得這類電池具有的光伏性能,實現了較高的光電轉化效率。因此,這類鈣鈦礦太陽能電池作為一種新的光伏被人們賦予了厚望。已有的研究發現CH_3NH_3PbI_3在不同溫度范圍內具有不同的結構相。除溫度外,壓力也是基本的一種純粹的熱力學變量之一,它可以改變原子間距離來改變材料的鍵合模式,從而導致結構相變。研究CH_3NH_3PbI_3在壓力下的結構和光電性能有利于探索這種材料不尋常的晶格結構,有利于理解其新的化學和物理性質。運用基于密度泛函理論的性原理計算,深入研究壓力對鈣鈦礦材料CH_3NH_3PbI_3晶體結構、電子結構以及光學性質的影響規律,主要研究內容和結論如下:1、研究了壓力作用下CH_3NH_3PbI_3不同相變過程中晶體結構及其帶隙的變化。實驗結果表明,常溫常壓下CH_3NH_3PbI_3的晶體結構為四方結構(空間群為I4/mcm),對于其高壓結構,則存在兩種可能的結構,即正交結構(空間群Imm2)以及立方結構(空間群Im 3)。基于此,針對上述兩種相變過程進行研究,以明確壓力對CH_3NH_3PbI_3這類材料晶體內部結構的影響。分析發現,壓力作用下,這三種結構的帶隙逐漸減小,而對于相變后,不論哪種高壓結構,其帶隙均會增加。實驗研究將這種帶隙的變化歸結于CH_3NH_3PbI_3結構中[PbI_6]~(4-)八面體的變形,因此,次使用[PbI_6]~(4-)八面體中Pb-I鍵的標準偏差σ來表征八面體的畸變程度,從而分析壓力致使帶隙發生變化的原因。研究發現,在壓力作用下,CH_3NH_3PbI_3中Pb-I鍵長的減少和[PbI_6]~(4-)八面體的變形都對CH_3NH_3PbI_3的四方,立方和正交結構的帶隙變化有顯著影響。2、研究了壓致相變對CH_3NH_3PbI_3光電性質的影響。通過計算CH_3NH_3PbI_3常壓及兩種可能存在的高壓相這三種結構的能帶結構圖以及電子態密度圖,可以看出三種結構導帶底均由Pb-6p軌道組成,價帶頂由I-5p和Pb-6s軌道組成。結合投影能帶圖,發現對于不同結構,各個軌道所占據比例大小不同。并且在本工作所施加的壓力范圍內并沒有使CH_3NH_3PbI_3發生本質性的變化,即不論對于常壓還是高壓結構,CH_3NH_3PbI_3均是直接帶隙半導體材料。電學性質方面還分析了壓力作用下CH_3NH_3PbI_3不同結構的電荷轉移情況,并給出了不同結構(110)面的面電荷密度作為補充說明。發現三種結構中Pb和I原子之間的相互作用表現為共價鍵和離子鍵共同作用,但Pb-I鍵的共價性質與的C-N共價鍵相比弱。除此之外,在光學性質方面,計算并分析了壓力作用下CH_3NH_3PbI_3三種結構的復合介電函數、射率、消光系數、反射率和吸收系數等。
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