卤化物钙钛矿降解的原子尺度洞察：一项反应力场分子动力学研究

卤化物钙钛矿因其优异的光电性质而成为高效太阳能电池，但存在若干稳定性问题。降解过程的表征颇具挑战，原因在于实验时空分辨率有限，且缺乏研究反应过程的有效计算方法。本文中，我们首次尝试开发用于无机 CsPbI$_{3}$ 相不稳定性及缺陷诱导降解反应大规模分子动力学模拟的反应力场。我们发现相变由钙钛矿晶格的非谐性与热熵共同驱动。在相对较低温度下，Cs 阳离子倾向于偏离与周围金属卤化物骨架良好接触的优势位置，可能促使其转变为非钙钛矿相。我们对缺陷结构的模拟揭示：尽管碘空位与间隙原子在钙钛矿晶格中均高度可动，但空位对稳定性有有害影响，引发钙钛矿分解为 PbI$_{2}$ 的反应。我们的工作将 ReaxFF 推向前台，作为研究卤化物钙钛矿中反应过程的有效计算框架。