评估硫化物钙钛矿 BaZrS$_3$ 的载流子迁移率、掺杂性与缺陷容忍性
材料科学
2024-10-02 v2
摘要
硫化物钙钛矿材料 BaZrS 因其作为薄膜光伏吸收器的前景受到广泛关注。本文采用第一性原理计算方法评估其载流子传输与缺陷特性。结果表明，BaZrS 的声子限制下电子迁移率为 37 cm/Vs，与卤化物钙钛矿相当，但空穴迁移率较低仅为 11 cm/Vs。缺陷计算表明，BaZrS 由于浅层硫空位而本质为 n 型材料，但硫空位的强掺杂会阻碍其 p 型掺杂。我们还确立了 BaZrS 具备一定的缺陷容忍性，其仅存在少数低形成能深电缺陷。在这些深电缺陷中，硫嵌位杂质为主要非辐射复合中心，但具有适中的捕获系数。本工作突显了该材料在载流子迁移率和 p 型掺杂方面的固有局限性，建议聚焦抑制硫嵌位杂质的形成，以实现更长的载流子寿命。
引用
@article{arxiv.2405.09793,
title = {Assessing carrier mobility, dopability, and defect tolerance in the chalcogenide perovskite BaZrS$_3$},
author = {Zhenkun Yuan and Diana Dahliah and Romain Claes and Andrew Pike and David P. Fenning and Gian-Marco Rignanese and Geoffroy Hautier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.09793},
year = {2024}
}