多组分立方氟化物钙钛矿合金中的向上能隙弯曲与负混合焓
材料科学
2026-03-05 v3
摘要
合金构成物的物理属性可实现向下凸正弯曲、向上凹负弯曲或零弯曲。此类弯曲效应是半导体合金能隙工程的关键。向上能隙弯曲效应相对稀有，阻碍了合金物理属性空间的一半探索。部分原因在于需要稳定混合焓较低的合金，以防止相分离。在本文中，我们通过密度泛函理论发现，一种能够同时满足负混合焓和向上能隙弯曲条件的四组分 ABX3 立方体氟化物钙钛矿合金。该氟化物钙钛矿合金的 B 位由组 IVB 和 IIB 元素混合组成，这些元素在价带和导带中分别具有 IVB-s 和 IIB-s 态，使得局域 s 态强烈排斥。这种 s-s 排斥导致向上能隙弯曲和负混合焓同时发生。令人惊讶的是，我们识别出一种能隙显著大于其所有组成部分的氟化物钙钛矿合金。相应的三组分和二组分 ABX3 氟化物钙钛矿合金中也出现了向上能隙弯曲和负混合焓的类似趋势。这些关于向上能隙弯曲和负混合焓的观察将显著加速在广泛材料族中设计稳定向上能隙弯曲合金的进程。
引用
@article{arxiv.2602.00444,
title = {Upward band gap bowing and negative mixing enthalpy in multi-component cubic halide perovskite alloys},
author = {Xiuwen Zhang and Fernando P. Sabino and Jia-Xin Xiong and Alex Zunger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.00444},
year = {2026}
}