物理化学学报 >> 2024, Vol. 40 >> Issue (1): 2303004.doi: 10.3866/PKU.WHXB202303004
Faizan Muhammad, 赵国琪, 张天旭, 王啸宇, 贺欣(), 张立军
收稿日期:
2023-03-01
录用日期:
2023-05-09
发布日期:
2023-08-21
通讯作者:
Faizan Muhammad,贺欣
E-mail:xin_he@jlu.edu.cn
基金资助:
Muhammad Faizan, Guoqi Zhao, Tianxu Zhang, Xiaoyu Wang, Xin He(), Lijun Zhang
Received:
2023-03-01
Accepted:
2023-05-09
Published:
2023-08-21
Contact:
Muhammad Faizan, Xin He
E-mail:xin_he@jlu.edu.cn
Supported by:
摘要:
卤化物钙钛矿在热电应用中表现出了巨大的潜力。准确了解卤化物钙钛矿的热电传输性质对于进一步提高热电设备的应用效率至关重要。本研究采用了Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE)和修正的Becke Johnson (mBJ)交换关联泛函探究了卤化物双钙钛矿Rb2SnI6、Rb2PdI6和Cs2PtI6的弹性和热电性质。通过对这些材料的力学稳定性、有效质量、塞贝克系数、功率因子和热电品质因数的研究,我们发现,这三种化合物都是力学稳定的,并且具有可塑性。这些化合物是窄带隙半导体,具有简并的带边结构,结合低的载流子有效质量使得它们具有热电应用潜力。Cs2PtI6在空穴掺杂在500 K温度下可以达到0.76 mV·K−1的高塞贝克系数。由于高塞贝克系数和最大功率因子,Rb2SnI6、Rb2PdI6和Cs2PtI6在p型掺杂下具有高的热电品质因数,分别为0.91、0.96和0.98。总体而言,我们的研究为卤化物钙钛矿的热电性能提供了新的见解,为这些化合物的实验合成提供了有价值的参考。
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Table 1
The lattice parameters and fundamental band gap (Eg) (in eV) of Rb2SnI6, Rb2PdI6, and Cs2PtI6 calculated using different DFT functionals."
Compound | a/Å | a(Exp.)/Å | V/Å3 | Eg(PBE) | Eg(mBJ) | Eg(HSE) | Eg(Other Works) |
Rb2SnI6 | 11.87 | 11.62 | 1493.78 | 0.12 | 0.84 | 1.10 | 1.02 |
Rb2PdI6 | 11.48 | 11.18 | 1351.18 | 0.0 | 0.47 | 0.56 | – |
Cs2PtI6 | 11.77 | 11.37 | 1457.65 | 0.651 | 1.22 | 1.32 | 1.34 |
Table 2
Calculated elastic constants C11, C12, and C44 (in GPa), Bulk moduli B (in GPa), Shear moduli G (in GPa), Young's moduli Y (in GPa), Pugh's index k, Passion's ratio v, Anisotropy factor A, Grüneisen parameter γ, sound velocities Vl, Vt, Va (in m·s−1), Debye TD and melting point temperature Tmel (in K) of A2BI6 (A = Rb, Cs; B = Sn, Pd, or Pt)."
Compounds | C11 | C12 | C44 | B | GR | GV | Gave | Y | k = B/G | v | A | γ | Vl | Vt | Va | TD | Tmelt |
Rb2SnI6 | 26.72 | 8.36 | 7.07 | 14.48 | 7.78 | 7.91 | 7.85 | 19.94 | 1.84 | 0.27 | 0.77 | 1.60 | 2445.5 | 1371.8 | 1526.6 | 126.41 | 710.96 |
Rb2PdI6 | 37.07 | 8.09 | 5.86 | 17.75 | 7.70 | 9.31 | 8.50 | 22.00 | 2.08 | 0.29 | 0.40 | 1.73 | 2526.4 | 1366.1 | 1524.7 | 130.54 | 772.08 |
Cs2PtI6 | 46.05 | 5.50 | 5.78 | 19.01 | 8.10 | 11.58 | 9.84 | 25.18 | 1.93 | 0.27 | 0.28 | 1.65 | 2545.3 | 1408.4 | 1569.2 | 130.99 | 825.17 |
Table 3
The calculated effective mass of Rb2SnI6, Rb2PdI6, and Cs2PtI6 using mBJ potential. The values in the parentheses show PBE data."
Compound | me | mhh | mlh1 | mlh2 |
Rb2SnI6 | 0.61 (0.39) | 2.85 (2.37) | 1.61 (1.18) | 1.38 (1.03) |
Rb2PdI6 | 0.45 (0.33) | 1.70 (1.53) | 0.97 (0.78) | 0.83 (0.68) |
Cs2PtI6 | 0.62 (0.46) | 2.04 (1.78) | 1.15 (0.91) | 0.99 (0.79) |
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