三维卤化物钙钛矿中的轨道工程：实现具有强各向异性的二维性质
材料科学
2019-10-15 v1
摘要
双钙钛矿 A2B(I)B(III)X6（A=一价阳离子；B(I)/B(III)=金属阳离子；X=卤素）作为无 Pb(II) 替代材料的发现引起了广泛关注，使得将 d 区金属阳离子（例如 d0 与 d10）引入卤化物钙钛矿成为可能。然而，目前对于基于 d 区金属阳离子的卤化物钙钛矿的底层成键轨道认识相当有限。在此，我们提出一种轨道工程策略，通过合理调控金属阳离子的 d 轨道与卤素 p 轨道杂化，在三维（3D）卤化物钙钛矿中构建二维（2D）电子结构。以 Cs2Au(I)Au(III)I6 为例，我们利用第一性原理计算证明，通过组合具有不同 d 轨道构型的两个金属阳离子，可同时实现能带边缘处的平坦导带与价带。所预测的载流子迁移率在 Cs2Au(I)Au(III)I6 的面内与面外方向上表现出巨大各向异性，进一步证实了二维电子性质。此外，还观察到各向异性的静态介电常数与杨氏模量。更重要的是，研究发现 Cs2Au(I)Au(III)I6 在卤化物钙钛矿中具有优异的机械柔性与超小剪切模量。我们的工作为实现三维卤化物钙钛矿中低维电子特性以用于新型电子应用提供了有价值的指导。
引用
@article{arxiv.1907.09879,
title = {Orbital Engineering in Three Dimensional Halide Perovskites towards Two Dimensional Properties with Strong Anisotropy},
author = {Gang Tang and Zewen Xiao and Jiawang Hong},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.09879},
year = {2019}
}