钙钛矿KAgJ3窄带隙物理特性调控及其在光电子与储能器件中的应用研究

本文通过密度泛函理论（DFT）结合GGA-PBE方法，系统研究了钙钛矿KAgJ3（J=F/Cl/Br/I）的结构稳定性（空间群Pm3m）、力学性能（Born准则验证）及光电特性（带隙0.48-2.25 eV）。研究发现其优异的介电函数（最高26.17）、吸收系数（>15万cm-1）和延展性（泊松比0.33-0.43），为开发低成本、高效率的光伏（PV）和储能器件提供了新材料设计策略。

　　

Highlight

钙钛矿材料因其独特的ABX₃结构，在太阳能电池、传感器和催化等领域展现巨大潜力。本研究聚焦无铅卤化物钙钛矿KAgJ₃（J=F/Cl/Br/I），通过第一性原理计算揭示了其立方晶系（空间群Pm3m）的稳定机制——形成能低至-3.864 eV/atom，容忍因子0.75-0.77证实结构稳定性。

Computational Method

采用剑桥串行总能量包(CASTEP)结合广义梯度近似(GGA-PBE)方法，对材料进行几何优化和性能预测。该方法的优势在于能精确计算电子结构，特别是对过渡金属银(Ag)的d轨道电子行为有出色描述。

Structural Study

晶格参数随卤素原子序数增加而扩张（4.418→5.881 ?），体积变化达136%。通过Murhnaghan状态方程拟合获得能量最低的稳定构型，其立方对称性为后续光电性能调控奠定基础。

Conclusion

能带分析显示KAgI₃具有最小带隙（0.48 eV），使光响应范围扩展至可见光区。力学参数（杨氏模量E、剪切模量G）证实材料兼具硬度（B/G>2.56）和延展性，而超高吸收系数（228,876 cm^-1）和可控折射率（4.01-4.93）使其成为光伏器件的理想候选材料。