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全无机钙钛矿CsPb2Br5中本征缺陷诱导绿光
发布:Iron_MAN10   时间:2019/11/22 9:05:53   阅读:111 
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全无机钙钛矿的一名新成员CsPb2Br5具有优异的光电性能(如光致发光效率高、光谱可调),并在光电子器件中展现了潜在的应用前景,因而备受关注。然而,CsPb2Br5中绿光的起源尚未有定论。近日,清华大学柳百新院士和刘剑波老师团队利用第一性原理,认为单独的本征缺陷不会导致CsPb2Br5发绿光,而CsPb(Cs置换Pb)和VBr(Br空位)之间的电子空穴复合可能是CsPb2Br5中的绿光起源。

众所周知,杂化钙钛矿太阳能电池具有非凡的光电性能,但是稳定性较差阻碍了其商业应用。最近备受关注的全无机钙钛矿新成员CsPb2Br5具有优异的稳定性与光电性能(如光致发光效率高、光谱可调),其在太阳能电池、光电探测器、发光二极管及激光等方面的应用正被积极探索。然而,关于CsPb2Br5本身究竟能不能发光的问题,实验上给出了矛盾的结论(有些实验观察到CsPb2Br5发绿光,而有些实验则给出其不发光的结论)。理论计算表明CsPb2Br5是间接带隙材料,且带隙过大,不能通过价带与导带间的电子空穴复合发绿光。实验上自相矛盾的结果不禁令人好奇:CsPb2Br5本身究竟能不能发光?如果能,这种绿光的起源是什么?

清华大学材料学院柳百新院士课题组利用第一性原理,从本征缺陷的角度为这些问题提供了新见解。他们对CsPb2Br5中本征缺陷的性质进行了全面评估。在所有的本征缺陷中,CsPb和VBr具有最低的缺陷形成能,是CsPb2Br5化学势稳定区内的主要缺陷。
 

由于CBM与CsPb的光学电荷转变能级( )能量差(2.63 eV)、VBr的光学电荷转变能级( )与VBM的能量差(3.08 eV)均不在绿光范围(2.52-2.15 eV),因此预计单独的本征缺陷(CsPb或VBr)不会导致CsPb2Br5发绿光。

有趣的是,CsPb的光学电荷转变能级( )与VBr的光学电荷转变能级( )的能量差(2.30 eV)恰好落在的绿光范围,这意味着在CsPb光学转变能级上的电子跃迁到VBr光学转变能级上后,电子释放的2.30eV能量有可能以绿光的形式释放。据此,他们推测CsPb和VBr之间的电子空穴复合有可能是CsPb2Br5中绿光的起源。
 

这一成果近期发表在The Journal of Physical Chemistry Letters上,文章的第一作者是清华大学博士研究生周宇倩,通讯作者是刘剑波老师。

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpclett.9b02367):

Green Emission Induced by Intrinsic Defects in All-Inorganic Perovskite CsPb2Br5
Yu-Qian Zhou, Jian Xu, Jian-Bo Liu, Bai-Xin Liu
J. Phys. Chem. Lett., 2019, 6118-6123, DOI: 10.1021/acs.jpclett.9b02367

导师介绍

柳百新
https://www.x-mol.com/university/faculty/17863

刘剑波
https://www.x-mol.com/university/faculty/60301


来源:X-MOL
 
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