探索硫族化合物钙钛矿 BaZrS3 的缺陷景观与可掺杂性
材料科学
2025-04-09 v3
摘要
BaZrS3 是一种硫族化合物钙钛矿，作为光伏吸收体展现出良好前景，但其性能因直接影响载流子浓度的缺陷和杂质而受到限制。表现出比自然缺陷更低的施主型或受主型形成能的功能性掺杂剂，有助于调控 BaZrS3 的光电性质。在本工作中，我们应用第一性原理计算全面研究了 BaZrS3 的缺陷景观，包括所有本征缺陷以及一组选定的杂质和掺杂剂。在贫硫和富硫条件下，BaZrS3 本征表现出 n 型平衡电导率，且在存在 O 和 H 杂质时基本保持不变。La 和 Nb 掺杂剂产生了稳定的施主型缺陷，使 BaZrS3 变得更具 n 型特征，而 As 和 P 掺杂剂则形成了具有相对较高形成能的两性缺陷。这项工作凸显了由于本征和外部施主缺陷的低形成能，制备 p 型 BaZrS3 的困难性。缺陷形成能还被用于计算预期的缺陷浓度，并与实验报告值进行比较。我们的 BaZrS3 缺陷数据集为训练机器学习模型铺平了道路，以便随后对多种硫族化合物钙钛矿（包括阳离子位或阴离子位合金）中的缺陷和掺杂剂进行更大规模的预测与筛选。
引用
@article{arxiv.2501.16561,
title = {Exploring the defect landscape and dopability of chalcogenide perovskite BaZrS3},
author = {Rushik Desai and Shubhanshu Agarwal and Kiruba Catherine Vincent and Alejandro Strachan and Rakesh Agrawal and Arun Mannodi-Kanakkithodi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.16561},
year = {2025}
}