空位有序卤化物双钙钛矿中激子的精细结构

空位有序卤化物双钙钛矿（VODP）在过去几年中作为有前景的无铅光电子应用替代材料被广泛研究。然而，其光学性质背后的原子尺度机制仍不清楚。本工作中，我们对 VODP 家族中关键成员的激子性质进行了深入研究。我们采用第一性原理计算，揭示了电子-空穴相互作用在 VODP 电子与光学性质中所起作用的关键细节。该材料家族根据八面体中心四价金属的电子构型进行取样。因此，具有 s、p 和 d 闭壳层价电子的基团分别由已知材料 Cs$_{2}$SnX$_{6}$、Cs$_{2}$TeX$_{6}$ 和 Cs$_{2}$ZrX$_{6}$（X=Br, I）表示。电子结构在 G$_{0}$W$_{0}$ 方法内研究，并求解 Bethe-Salpeter 方程以考虑在该家族光学性质中起关键作用的电子-空穴相互作用。详细的对称性分析揭示了所有化合物激子的精细结构。我们还报道了每种材料的激子结合能、激子波函数以及暗-亮劈裂。研究表明，这些量可在宽范围内调控，例如通过替代工程从 Wannier 型激子到 Frenkel 型激子。特别是，基于 Te 的材料与传统角共享 Pb 卤化物钙钛矿具有相同的电子价态，被预测具有高于 1 eV 的激子结合能以及超过 100 meV 的激子暗-亮劈裂。我们的发现为整个 VODP 材料家族的光学性质提供了基础理解，并强调它们实际上并不适合作为传统卤化物钙钛矿的无铅替代物。