Electronic structure of Sr-doped CsPbCl3 crystal: first-principles investigation

Анотація

Легування є ефективною стратегією для підвищення стабільності та продуктивності оптоелектронних пристроїв на основі перовскітів. Представлено результати першопринципного дослідження структурних, електронних та оптичних властивостей монокристалу CsPbCl₃, легованого стронцієм. Розраховані коефіцієнти з правила Гольдшміта та енергії формування домішки демонструють, що легований іонами Sr кристал CsPbCl₃ зберігає структуру перовскіту з підвищеною структурною стабільністю. Легування іонами Sr призводить до розширення забороненої зони, що пояснюється впливом орбіталей легуючої домішки на вихідну електронну структуру перовскіту, а також до зміщення високосиметричної точки першої зони Бріллюена, де спостерігається пряма заборонена зона, з R до Γ. Крім того, легування іонами Sr покращує транспортні характеристики носіїв заряду і знижує енергію зв’язку екситонів. Дослідження також виявило значні зміни в оптичних властивостях перовскіту CsPbCl₃ після легування іонами Sr. Встановлено, що енергія утворення вакансій хлору у перовскітній структурі, яка легована Sr, є вищою, ніж у нелегованій структурі. Це вказує на те, що введення Sr як домішки робить утворення вакансій Cl менш термодинамічно вигідним, що, в свою чергу, можна інтерпретувати як стабілізуючий ефект домішки Sr на перовскітну структуру. Загалом ця робота є важливою для розуміння потенціалу легованих іонами Sr перовскітів CsPbCl₃ для майбутнього застосування в опто електронних пристроях.