AZrX_(3)(A=Ba,Ca;X=S,Se,Te)钙钛矿结构及光电特性的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,考虑自旋轨道耦合(SOC)效应,采用Heyd-Scuseria-Ernzerhof(HSE06)杂化泛函对带隙进行修正,系统研究了AZrX_(3)(A=Ba,Ca;X=S,Se,Te)无铅钙钛矿的晶体结构、电子结构和光学性质。结果表明,AZrX_(3)钙钛矿为直接带隙半导体材料,且材料的容忍因子介于0.85~0.95之间、形成能位于-1.09~-1.83 eV/atom之间、分解能介于-0.09~0.06 eV/atom之间,表明AZrX_(3)钙钛矿具有稳定的结构。其中,BaZrS_(3)具有空穴有效质量小(0.21 m0)、载流子迁移率高、可见光吸收范围宽、光吸收系数高(~4×10^(5)cm^(-1))等特点,且光谱极限最大效率(SLME)可达32.36%,高于CH_(3)NH_(3)PbI_(3)(~30%),是很有前途的太阳电池材料。AZrSe_(3)和AZrTe_(3)的光电性质计算显示它们也是潜在的光电材料。AZrX_(3)钙钛矿的研究可为寻找高效无铅的光电材料提供一个新的途径。

针状α相AZrX_(3)(A=Ca,Sr,Ba;X=S,Se)无铅硫族钙钛矿光电特性的第一性原理计算

通过密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了针状α相AZrX_(3)(A=Ca,Sr,Ba;X=S,Se)无铅硫族钙钛矿的晶体结构、力学性质和光电性质,并采用modified Becke-Johnson(mBJ)计算方法对带隙进行修正。结果表明:AZrX_(3)钙钛矿材料为直接带隙半导体,具有良好的力学和热力学稳定性。其中,针状α-SrZrS_(3)具有电子有效质量小(0.33m_(0))和在可见光区域光吸收系数高(~4×10^(5)cm^(-1))等特点。且在材料厚度为1.0μm时,光谱极限最大效率(SLME)高达~32.64%,是潜在的太阳电池吸光层材料。同时,AZrSe_(3)的光电性质计算显示它们也是潜在的光电材料。本研究可以为实验上进一步制备和研究无铅硫族钙钛矿材料的光电性能提供可靠的理论指导。

3-甲基-4-对甲基苯基-5-(2-吡啶)-1,2,4-三唑桥联的双核铜配合物的磁性理论研究

采用对称性破损态方法结合密度泛函理论,选用反铁磁双核配合物[Cu2(MMBPT)2Cl4(H2O)2.5](MMBPT=3-甲基-4-对甲基苯基-5-(2-吡啶)-1,2,4-三唑)作为研究对象,通过与实验数据相比较,探讨了不同密度泛函方法与基组对计算铜配合物交换耦合常数的准确度.结果表明,4种混合密度泛函DFT(B3LYP,B3P86,B3PW91和PBE0)的计算结果都能和实验所观察到的值-31cm-1符号一致,但只有B3PW91方法得到的结果和实验结果吻合程度最好,同时采用方法B3PW91方法计算所得的交换耦合常数Jab对基组的依赖性较大.研究表明,2个Cu(Ⅱ)离子之间弱的反铁磁相互作用主要源于单占据分子轨道SOMOs小的能量劈裂.