第一性原理研究混合钙钛矿CH3NH3PbxSn1－xI3结构及光电特性

有机/无机钙钛矿是一类极具潜质的光电材料，目前已实现超过20%的光电转化效率。本文采用第一性原理对有机/无机混合钙钛矿CH₃NH₃Pb_xSn_1-xI₃ (x = 0-1)的结构及光电特性进行了理论研究。结果表明，范德华力(VDW)在优化钙钛矿结构中起着重要的作用，考虑范德华力可减小Pb/Sn―I键长，从而减小体系体积。通过分析甲胺离子CH₃NH₃⁺的态密度和Bader电荷，我们发现其对前线轨道没有贡献，仅仅扮演电荷供体的角色。Pb/Sn与I之间同时存在共价键和离子键相互作用。价带顶(VBM)主要是由I 5p以及Pb 6s (Sn 5s)杂化组成，而导带底(CBM)主要由Pb 6p (Sn 5p)轨道组成。在可见光区，随着波长的增加，体系吸收强度呈现整体下降趋势；随着Sn/Pb比值逐渐增大，吸收强度呈现增大趋势。CH₃NH₃SnI₃在可见光区表现出较佳的吸收光谱特性。