Структурні, електронні та оптоелектронні характеристики гібридного перовскіту CH3NH3PbBr3 на основі розрахунків з перших принципів

Abstract

Використовуючи код Wien2k, проведено обчислення з перших принципів у рамках методу повного потенціалу лінеаризованої розширеної плоскої хвилі (FP-LAPW) і теорії функціоналу густини (DFT) для визначення сталих гратки, міжатомних відстаней, щільності станів і зонної структури. Для оцінки структурних та електронних властивостей було використано три різні обмінно-кореляційні потенціали: PBE, наближення локальної щільності (LDA) і узагальнене градієнтне наближення Wo-Cohen (WC-GGA). Виявлено, що розраховані постійні ґратки чудово узгоджуються з експериментальними даними, підтверджуючи точність обчислювального підходу. Для підтвердження структурної стабільності матеріалу розраховано коефіцієнт толерантності Голдсміта та фактор октаедричності. Пряма заборонена зона 2,32 еВ, яка спостерігається в точці R-R, свідчить про сприятливі умови для застосувань у сонячні енергетиці. Подальше покращення забороненої зони було досягнуто за допомогою методу mBJ. Були проаналізовані оптичні властивості, включаючи діелектричну функцію, показник заломлення, коефіцієнт екстинкції, коефіцієнт поглинання, коефіцієнт відбивання, функцію втрат енергії електронів і фотопровідність. Примітно, що дослідження вказує на надійність CH3NH3PbBr3, як поглинаючого шару в сонячних елементах, що підтверджується розширеною забороненою зоною та іншими оптичними властивостями.