从第一性原理参数化的可迁移经典力场用于纯及混合金属卤化物钙钛矿

光伏钙钛矿中的许多关键特征出现在相对较长的时间尺度上，并涉及混合组分。这需要既真实又数值简单的模型。在本工作中，我们提出了一个可迁移的经典力场来描述混合杂化钙钛矿 MA$_x$FA$_{1-x}$Pb(Br$_y$I$_{1-y}$)$_3$ 的变组成（$\forall x,y \in [0,1]$）。该模型包含 Lennard-Jones 和 Buckingham 势以描述无机晶格原子与有机分子之间的相互作用，以及 AMBER 模型来描述分子内原子相互作用。该力场的大部分参数已通过先前开发的用于参数化 CsPb(Br$_x$I$_{1-x}$)$_3$ 钙钛矿的遗传算法获得。该算法寻找最佳参数集，使其同时拟合相对于平衡构型具有中等畸变程度的若干晶体结构所得到的 DFT 能量。所得模型正确地再现了 XRD 图谱、I/Br 替代时的晶格膨胀以及热膨胀系数。我们使用该模型运行了多达 8600 个原子、模拟时间长达 40~ns 的经典分子动力学模拟。从模拟中我们提取了纯及混合钙钛矿的离子扩散系数，首次给出了这些由完全动力学方法、使用拟合第一性原理计算的可迁移模型所获得的值。此处报道的数值可被视为运行条件下光伏钙钛矿器件中由卤化物空位诱导的离子迁移动力学的理论上限。