揭示掺Sb(III)的金属卤化物半导体中可逆相变机制

《ACS Applied Optical Materials》：Unraveling the Mechanism of Reversible Phase Transformation in Sb(III)-Doped Metal Halide Semiconductors

可逆相变材料Sb:Cs2InCl5·H2O和Sb:Cs2KInCl6通过热力学平衡响应外部热和湿度变化，前者吸热转化为后者，后者放热恢复，湿度增加时前者通过吸附水分维持稳定，动态平衡遵循勒沙特列原理。

　　

我们研究了两种掺有Sb的金属卤化物半导体的可逆相变现象，这些半导体对环境变化的响应是相反的，并提出这种相变遵循勒夏特列原理（Le Chatelier’s principle）。Sb:Cs₂InCl₅·H₂O和Sb:Cs₂KInCl_{6在受到外部热量和湿气的影响时会发生可逆转变。实验结果与密度泛函理论计算相结合，为这一可逆相变提供了机制上的解释。关键发现是：相变过程受到平衡状态的调控，这种平衡状态能够抵消外部因素（如温度或湿度）的干扰。在高温下，Sb:Cs2InCl5·(H2O)从环境中吸收热量并转变为Sb:Cs2KInCl6，这一吸热过程由于Sb:Cs2KInCl6的形成能较高而更易发生。在高湿度环境下，晶体从环境中吸收H2O分子，从而降低环境湿度，使Sb:Cs2InCl5·(H2O)相得以稳定。基于这些研究结果，我们认为这种可逆相变遵循勒夏特列原理，即Sb:Cs2KInCl6与Sb:Cs2InCl5·(H2O》处于动态平衡状态中，其平衡方向会抵消外部环境变化的影响。}