在范围分离杂化交换关联泛函中使用局域密度近似研究 Pb 掺杂 SnO$_2$ 作为电子传输层
材料科学
2021-07-28 v3
摘要
本研究采用范围分离杂化交换关联泛函方法研究了 Pb 掺杂金红石相 SnO 的结构、电子和光学性质。计算中使用了 LDA 泛函而非 PBE 泛函。该方法得到的 SnO 电子结构与实验数据相当吻合。SnO 因其透明且导电的特性在光电器件中有重要用途。其中重要应用之一是在钙钛矿太阳能电池中作为电子传输层（ETL）。因此，SnO 的导带能级十分重要。在 Pb 掺杂 SnO 的情形中，带隙随 Pb 掺杂率增加而变窄。SnO 的带隙可通过 %12.5 的 Pb 掺杂比例从 3.60 eV 窄化至 3.02 eV，且该窄化与 Pb 量成正比。本研究的计算结果表明，导带底能级下降对带隙窄化起重要作用，而价带顶能级无显著变化。由于 Pb 原子的这一效应，可通过 Pb 原子掺杂比例调控导带能级并可控地窄化带隙。借助 Pb 掺杂，SnO ETL 的能级可根据太阳能电池中所用钙钛矿类型在一定范围内调节。此外，Pb 掺杂不会在带隙中引入电子陷阱，这对电子传输过程十分重要。
引用
@article{arxiv.2010.15380,
title = {Use of local density approximation within range separated hybrid exchange-correlation functional to investigate Pb doped SnO$_2$ as an electron transport layer},
author = {Veysel Çelik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.15380},
year = {2021}
}
备注
7 pages, 8 figures, 3 tables