MSMSE编辑优选：卤化物钙钛矿Cs4PbBr6分子从单体到五聚体的第一性原理研究

图1 二聚体到五聚体Cs₄PbBr₆聚集体的分子结构

分子卤化物钙钛矿聚集体通过卤素键和Cs离子的共享来稳定。随着聚集向更高程度移动时，可以观察到带隙减小。

图2 Cs₄PbBr₆聚集体的DOS态密度

聚集体中存在不同分子区域之间的分子内电子转移，随着聚集度的增加，紫外-可见吸收光谱的峰吸收波长出现了系统的红移，通过对Fukui函数、静电势和前沿轨道能级的计算，进一步研究了聚集体的详细结构和电学性质。

图3 聚集体的紫外-可见吸收模拟光谱，显示了从单体到五聚体的吸收光谱红移和逐渐减小的吸收强度

图4 Cs₄PbBr₆分子及其聚集物的亲电图、亲核图、自由基图和ESP图

图5 所选聚集体的自旋密度空间分布

本研究有助于基本了解分子卤化物钙钛矿的高度聚集体及其结构-性质关系，用于光电器件例如太阳能电池和光电探测器。本研究强调了分子卤化物钙钛矿的高度聚集体对其光电应用的重要性。

卤化物钙钛矿材料自2009年首次出现以来发展迅速。基于ABX₃的铅卤钙钛矿在过去十年中光电转换效率从3.8%提高到25.7%。除了太阳能电池外，卤化物钙钛矿材料也被应用于其他光电应用领域，如发光二极管、闪烁体和光电探测器。过去的研究显示，降维是提高卤化物钙钛矿材料的光电性能和稳定性的一种可行方法。其中，零维A₄BX₆的分子形式由于其独特的结构和极化子特性而受到广泛关注。然而，分子卤化物钙钛矿在二聚体形式之外的更高程度聚集体的结构和性质仍然需要阐明。

张磊  教授

南京信息工程大学

• 张磊，南京信息工程大学教授，博士毕业于剑桥大学物理系（即卡文迪许实验室）。研究方向包括材料信息学、光伏材料和光电/能源材料，关注数据驱动方法研究材料科学问题，结合第一性原理计算与数据科学预测新型光伏材料、提取科学信息并实验/模拟验证，开发和使用自然语言处理和机器学习方法在材料、物理、化学和能源等领域中应用。发表SCI论文110余篇，其中以第一作者或通讯作者在Nano Energy、Advanced Functional Materials 等期刊中发表或接收SCI论文80余篇，多篇论文入选ESI“高引用论文”或“热点论文”，申请国家发明专利10项，得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、南京优秀留学回国人员等项目资助。