Cs_(2)SnI_(6)低指数晶面稳定性的第一性原理计算研究

摘要

Cs_(2)SnI_(6)是一种稳定且环保的卤化物钙钛矿材料,在光伏和光电应用方面具有巨大潜力。虽然表面性质对于光电器件的制备至关重要,但目前尚没有对该材料开展相关的理论研究。利用密度泛函理论计算结合SCAN+rVV10泛函,本工作研究了Cs_(2)SnI_(6)的(001)、(011)和(111)表面以揭示其热力学稳定性。针对每个表面,研究考虑了具有不同截断的模型,包括两个沿(001)方向(分别为CsI_(2)和SnI_(4)终止的表面),两个沿(011)方向(分别为I_(4)和Cs_(2)SnI_(2)终止的表面)和三个沿(111)方向(分别为非化学计量比的CsI_(3)、Sn和满足化学计量比的CsI_(3)终止的表面)。由于大多数表面模型是非化学计量比的,它们的相对稳定性取决于实验制备条件,因此需要考虑组成元素的化学势。通过确定允许的化学势区域,研究分析了这些表面的热力学稳定性。结果表明,(001)和(011)面的表面能会受到化学势的影响,而满足化学计量比的CsI_(3)终止的(111)表面不受化学势影响,是Cs_(2)SnI_(6)最稳定的表面。该结果说明,近期实验普遍观察到的暴露(111)面的晶体是受热力学稳定性驱动形成的。