钙钛矿型ASnO3（A=Ba, Ca, Mg）的带隙工程与电子结构调控及其光电应用前景

来自多机构的研究团队通过第一性原理计算，系统研究了立方钙钛矿ASnO3（A=Ca, Ba, Mg）的结构、电子与光学性质。研究证实其稳定立方相（Pm-3m）结构，发现间接带隙随A位阳离子增大而展宽，并通过mBJ-GGA势函数提升计算精度。BaSnO3展现出最优的光电极化与吸收特性，为新型光电器件设计提供理论依据。

　　

本研究通过第一性原理计算（First-Principles Calculations）揭示了立方钙钛矿（Perovskite）ASnO₃（A=Ca, Ba, Mg）的结构稳定性与电子特性。所有化合物均以非磁性半导体形式稳定存在于Pm-3m空间群，晶格常数随A位阳离子原子序数增加而增大。采用改进的mBJ-GGA（modified Becke-Johnson Generalized Gradient Approximation）势函数精确计算能带结构，发现其具有间接带隙（indirect bandgap），且带隙宽度随A位离子尺寸增大而增加。

通过准谐德拜模型（Quasiharmonic Debye Model）分析热力学性质，表明温度与压力对材料力学及热行为具有显著影响。计算获得体模量（Bulk Modulus）、剪切模量（Shear Modulus）、杨氏模量（Young's Modulus）和泊松比（Poisson's Ratio）等力学参数。光学性质分析显示，BaSnO₃具有最高的极化率、吸收系数（absorption coefficient）和反射率（reflectivity），凸显其在光电子器件（optoelectronic devices）中的应用潜力。该研究为调控钙钛矿材料性能提供了关键理论支撑。