扭曲多面体结构提升Cs$_2$AgPdCl$_5$和Cs$_2$AgPtCl$_5多列双卤化物钙钛矿的热电性能

我们研究了两种新合成的双卤化物钙钛矿材料Cs$_2$AgPdCl$_5$和Cs$_2$AgPtCl$_5$的热电性质。这两种材料容纳了与传统双卤化物钙钛矿相比具有四面体对称性的扭曲局部多面体结构。通过密度泛函理论结合半经典输运模型，我们分析了这些材料的电子与输运性质。结果显示，在800 K时，p型（n型）Cs$_2$AgPdCl$_5$的最大图景系数（$zT$）为1.30（0.86），n型Cs$_2$AgPtCl$_5$为0.87，其掺杂浓度分别为$1.94 \times 10^{20}$（$3.76 \times 10^{19}$）cm$^{-3}$和$3.52 \times 10^{19}$ cm$^{-3}$。值得注意的是，实现高$zT$所需的掺杂浓度极低，这使这些材料在该领域区别于其他材料。我们的计算表明，Cs$_2$AgPdCl$_5$受益于能带边附近的导带和价带谷浸润；然而，Cs$_2$AgPtCl$_5$价带中存在的平坦带并未提高其热电性能。在这些系统中，Cs$_2$AgPdCl$_5$的空穴掺杂显示出卓越的热电性能。有趣的是，这些钙钛矿中存在的局部八面体扭曲导致晶格热导率降至0.27 W/mK（Cs$_2$AgPtCl$_5$）和0.20 W/mK（Cs$_2$AgPdCl$_5$），通过引起声子增强散射，进一步提高了热电图景系数。这种热导率的降低结合有利的电子性质，凸显了这些材料在高效热电器件中的潜在应用前景。