采用第一性原理和BoltzTraP方法对CuMCl?（其中M=Ge、Sn）卤化物钙钛矿的光电设计进行研究，以应用于未来的能源设备

《Materials & Design》：First-Principles and BoltzTraP approach to the optoelectronic design of CuMCl 3 (M = Ge, Sn) halide perovskites for Future energy devices

　　

Md.Hasan Mia|Mohammad Yasin Hayat Khan|Md. Rasheduzzaman|Md.Zahid Hasan

摘要

无铅卤化物钙钛矿正成为有毒铅基材料在能源转换技术中的可持续替代品。本研究采用密度泛函理论（DFT）和玻尔兹曼传输理论（BoltzTraP2）相结合的第一性原理方法，对新型铜基钙钛矿CuMCl₃（M = Ge, Sn）的结构、电子、光学和热电性能进行了全面探究。这两种化合物均结晶为稳定的立方相（Pm-3m），形成能为负值（分别为-2.96 eV/原子和-2.87 eV/原子），并表现出良好的延展性。电子计算结果显示，它们的直接带隙分别为0.70 eV（CuGeCl₃）和0.91 eV（CuSnCl₃），证实了它们在光电子应用中的潜力。CuGeCl₃具有更强的光学响应，介电常数较高（ε = 5.12），而CuSnCl₃的反射率较低，激子束缚能较高（0.099 eV），因此更适用于LED和涂层应用。热电分析表明这两种材料均为n型半导体，塞贝克系数约为-225 μV/K，最大ZT值分别为2.50（CuGeCl₃）和2.99（CuSnCl₃，在900 K时获得），超过了传统热电材料的性能指标。这些发现表明CuGeCl₃是一种有前途的光电吸收材料，而CuSnCl₃则是一种高效的高温热电材料，为下一代能源和光子器件提供了多功能潜力。