混合钙钛矿的物理驱动发现与带隙工程
材料科学
2023-10-11 v1 应用物理
摘要
混合钙钛矿的独特之处在于其可调性，允许通过取代来设计带隙。从应用角度看，这使得钙钛矿与硅之间或两种及以上钙钛矿之间的叠层电池得以制备，效率可超越单结 Shockley-Queisser 极限。然而，混合钙钛矿固溶体中的光学带隙浓度依赖关系可能是非线性的甚至非单调的，这取决于端元之间的能带排列、缺陷态与 Urbach 尾的存在以及相分离。探索新组分带来了发现具有期望带隙的组分与建立带隙浓度依赖物理模型的联合问题。本文报道了基于结构化高斯过程（sGP）模型与定制 sGP（c-sGP）的实验工作流开发，其允许联合发现实验行为与底层物理模型。该方法在具有已知真实值的模拟数据集上得到验证，并被发现能加速实验行为及底层物理模型的发现。d/c-sGP 方法利用少量计算的薄膜带隙数据点来引导针对性探索，最小化薄膜制备次数。通过迭代探索，我们证明了结合 5 种带隙模型的 c-sGP 算法快速收敛，揭示了 MA1-xGAxPb(I1-xBrx)3 带隙图中的关系。该方法为高效理解二元体系中带隙浓度依赖的物理模型提供了有前景的方法，也可推广至三元或更高维体系。
引用
@article{arxiv.2310.06583,
title = {Physics-driven discovery and bandgap engineering of hybrid perovskites},
author = {Sheryl L. Sanchez and Elham Foadian and Maxim Ziatdinov and Jonghee Yang and Sergei V. Kalinin and Yongtao Liu and Mahshid Ahmadi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.06583},
year = {2023}
}