本技术公开了一种二维无铅钙钛矿材料及设计方法，二维无铅钙钛矿材料的结构通式表示为：AxByXz；其中，x＝1,2,3、y＝1,2、z＝4,7,8,9；A为Cs、Ba、Sr、Ca中的一种元素；B 为Sb、Bi、Ga、In、Au、Sn、Hf、Zr、Ti中的一种元素；X为F、Cl、Br、I、S、Se、Te中的一种元素。本技术采用应用广泛、计算准确且成本低廉的第一性原理方法，系统地计算出了该结构的优良性质，分别到了超越太阳能光伏明星材料MAPbI3和具有石墨烯线性电子散且本征准粒子带隙约01eV的类石墨烯半导体等两类钙钛矿材料。 权利要求书
1.一种二维无铅钙钛矿材料，其特征在于，结构通式表示为：AxByXz；
其中：
x＝1,2,3、y＝1,2、z＝4,7,8,9；
A为Cs、Ba、Sr、Ca中的一种元素；
B为Sb、Bi、Ga、In、Au、Sn、Hf、Zr、Ti中的一种元素；
X为F、Cl、Br、I、S、Se、Te中的一种元素。
2.如权利要求1所述的二维无铅钙钛矿材料，其特征在于，包括：
a：x＝2、y＝2、z＝8，A为Cs元素，B为Sb、Bi、Ga、In中的一种元素，X为Cl、Br、I中的一种元素，形成110-型二维钙钛矿结构；
地球仪制作方法简单和/或
b：x＝1、y＝1、z＝4，A为Cs元素，B为Sb、Bi、Au中的一种元素，X为F、Cl、Br、I中的一种元素，形成DJ-型二维钙钛矿结构；
和/或
c：x＝3、y＝2、z＝7，A为Ca元素，B为Sn元素，X为S元素，形成扭曲相、空间为
P42/mnm的一种RP-型二维钙钛矿结构；
和/或
d：x＝2、y＝1、z＝4，A为Ba、Sr、Ca中的一种或多种混合元素，B为Sn、Hf、Zr，Ti中的一种或多种混合元素,X为S、Se、Te中的一种或多种混合元素，形成扭曲相、空间为Cmc21的一种RP-型二维钙钛矿结构；
和/或
e：x＝3、y＝2、z＝9，A为Cs，B为In、Ga中的一种元素，X为Cl、Br、I中的一种元素，形成111-型二维钙钛矿结构。
3.一种二维无铅钙钛矿材料的设计方法，其特征在于，用于设计包括如权利要求1或2所述的二维无铅钙钛矿材料的结构；离心喷雾干燥塔
包括：拉长虾
通过第一原理计算的方法，对多种结构和元素配比的二维钙钛矿结构进行优化、计算、筛选，出稳定性好、光吸收系数高、输运特性优异的二维无铅钙钛矿材料；
其中：
成人保健药品多种结构包括：110-型二维钙钛矿结构、DJ-型二维钙钛矿结构、RP-型二维钙钛矿结构和111-型二维钙钛矿结构；
钙钛矿材料的A位元素选用无毒且可形成12配位的金属元素，钙钛矿材料的B位元素选用无毒且可形成6配位的金属元素，钙钛矿材料的X位元素选用F、Cl、Br、I、S、Se、Te中的一种或多种元素。
4.如权利要求3所述的设计方法，其特征在于，具体包括：
步骤1、筛选二维钙钛矿A、B、X各位置的元素；
步骤2、基于步骤1筛选出的元素，构建钙钛矿模型，得到若干初始结构；预埋槽道
步骤3、对步骤2所构建的模型进行结构优化和形成能计算，获得最稳定的结构构型；
步骤4、对步骤3优化后的结构进行电子结构计算，挑选出具有最佳能带结构的材料；
步骤5、计算材料的光吸收性质，筛选出吸收系数在可见光范围内大于MAPbI3(～105cm-1)
的材料；
步骤6、计算材料的载流子迁移率，筛选出具有高迁移率的输运性质的材料。
5.如权利要求4所述的设计方法，其特征在于，所述步骤1包括：
A或B位金属元素：排除毒性元素，从元素周期表中选取具有各种稳定价态的不同金属元素，其中可形成12配位的选为A位，可形成6配位的选为B位；X位非金属元素：选用F、Cl、Br、I、S、Se、Te中的一种或多种元素；
计算钙钛矿结构的Goldschmidt容忍因子t和八面体因子μ，计算公式为：和μ＝RB/RX，其中RA、RB、RX分别为A、B、X位元素的离子半径，合适范围为0.8≤t≤1.1，0.44≤μ≤0.90。
6.如权利要求4所述的设计方法，其特征在于，在步骤2中：
利用VESTA软件构建不同类型的二维钙钛矿模型；
消弧消谐柜所述初始结构包括：单层以及由单层构建的少层和异质结；
所述单层包括：
110-型二维钙钛矿结构：AnBnX3n+2；
DJ-型二维钙钛矿结构：A’[An-1BnX3n+1]；
RP-型二维钙钛矿结构：A’2[An-1BnX3n+1]；
111-型二维钙钛矿结构：A’2An-1BnX3n+3；
所述少层包括：
同类型同n的少层结构；
同类型不同n的少层结构；
所述异质结包括：
不同类型同n的异质结；
不同类型不同n的异质结。
7.如权利要求4所述的设计方法，其特征在于，在步骤3中：
采用基于密度泛函理论的VASP软件对步骤2所构建的模型进行结构优化和形成能计算。
8.如权利要求4所述的设计方法，其特征在于，在步骤4中：
采用GW算法对步骤3优化后的结构进行电子结构计算。
9.如权利要求4所述的设计方法，其特征在于，在步骤5中：
采用基于密度泛函理论的VASP软件计算材料的光吸收性质。
10.如权利要求4所述的设计方法，其特征在于，在步骤6中：
采用基于密度泛函理论的VASP软件计算材料的载流子迁移率。
技术说明书
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议