用于下一代太阳能电池和光电子学的无机M3ACl3（M = 钙、锶、钡，A = 氮、磷、砷）钙钛矿衍生物：对其稳定性、光电特性及温度依赖性载流子迁移率的深入分析

钙钛矿半导体M3ACl3（M=Ca/Sr/Ba，A=N/P/As）在稳定性、光电子特性及温度依赖性载流子迁移率方面进行系统研究，揭示其带隙范围1.7-2.9 eV，Ba3PCl3电子迁移率达173 cm2/V·s，为可见光区器件开发提供新材料基。

　　

随着能量捕获技术的蓬勃发展以及光电子技术的重大进步，迫切需要探索能够有效弥合现有技术差距的半导体材料。在此背景下，本研究详细分析了M₃ACl₃半导体，以阐明其多方面的稳定性，包括结构、相态、动态、机械和热力学特性。此外，该研究还揭示了这些材料的光电性能，特别关注温度对载流子迁移率的影响。HSE06计算结果显示，所研究材料的直接带隙范围为1.7至2.9电子伏特（eV）。其中，含钡（Ba）的材料具有最低的带隙，对应于可见光谱的红色区域，而其他材料的带隙则位于绿色和蓝色区域。这些材料还表现出较低的有效质量，其中含钡的变体具有最低的有效质量以及较高的相对有效质量比，表明它们具有较高的载流子生成速率。在光学领域，这些材料在可见光范围内吸收光，具有较高的吸收系数。在300开尔文（K）温度下，当载流子浓度为10²⁰厘米^?3时，平均迁移率范围为38.2至192.98厘米²伏特^?1秒^?1；对于Ba₃PCl₃材料，电子和空穴的迁移率分别达到173厘米²伏特^?1秒^?1和138.16厘米²伏特^?1秒^?1。这项研究揭示了所研究材料的优异稳定性和重要的光电特性，表明它们在串联太阳能电池以及其他光电设备（如RGB发光二极管、半导体显示器和紫外发射器及传感器）中的潜在应用前景。