作为太阳能吸收体的混合价态硫化锡的计算设计
材料科学
2019-04-30 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
二元硫化锡因其简单的化学计量与半导体性质而引人注目，并可能是具成本效益的光电子材料。Sn 的多价性允许更多中间组分 SnS，其结构与性质令人关注。SnS 已被视为混合价态半导体。其他中间组分仍难以捉摸。在此我们报道对 SnS 系列化合物相稳定性的综合研究，利用群智能晶体结构搜索方法结合第一性原理能量计算。我们发现混合价态 SnS 化合物相对于分解为纯价态 SnS 与 SnS 的稳定性一般弱于其 SnO 对应物，可能源于化学键差异。除确认实验发现的 SnS 稳定相外，我们的计算表明 SnS 相是另一混合价态组分，相对于分解为 SnS 与 SnS 呈现边缘稳定性。其他所研究组分在常压下可能为亚稳态，具有略正的生成焓。我们发现 SnS 的两种结构具有相近的低能量，二者均具有通过拆解 SnS 的边连接八面体层而获得的一维链状片段。两种结构均显示晶格声子稳定性，其中一种显示准直接带隙，计算值为 1.43 eV，适于太阳能吸收体。对组分-结构-性质关系的进一步分析支持如下观点：低维 Sn-S 基元与范德华相互作用可能导致多样的结构类型与化学组分，具有尚待在混合价态 SnS 系列中确定的功能性质。
引用
@article{arxiv.1904.12469,
title = {Computational Design of Mixed-valence Tin Sulfides as Solar Absorbers},
author = {Xueting Wang and Zhun Liu and Xin-Gang Zhao and Jian Lv and Koushik Biswas and Lijun Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.12469},
year = {2019}
}
备注
40 pages, 15 figures, 3 tables