利用压力揭示金属卤化物钙钛矿中结构-动力学-无序的关系

金属卤化物钙钛矿（MHPs）优异的光电性质被认为至少部分源于无机金属-卤化物子晶格与笼空隙中所包裹的原子或分子阳离子之间奇特的相互作用。后者可表现出旋转-平移动力学，本文表明其正是MHPs随温度、压力和组分变化的结构行为的起源。高静水压的应用得以揭示两个子晶格间相互作用的本质，其特征是氢键与位阻效应的同时作用。特别地，我们发现，在阳离子动力学不受约束的条件下，决定MHPs结构稳定性的关键因素为排斥性位阻相互作用而非氢键。以MAPbBr$_3$的压力与温度依赖光致发光及拉曼实验结果为示例，同时考量相关MHP文献，我们提供了关于晶体结构与阳离子动力学无序存在与否之间关系的整体图景。MHPs中随温度升高、压力增大、A位阳离子尺寸增大或卤化物离子半径减小所观察到的结构序列，其主要原因在于动力学无序增强导致的动力学位阻相互作用加强。由此，我们深化了对MHPs的基本理解；这些知识或可用来提升未来基于这类有前景半导体光电器件的性能。