基于氟化物的卤化物双钙钛矿X2BiAuF6（X = K, Rb）：对其结构完整性、光电性能和热电潜力的计算分析

《Energy Technology》：Fluoride-Based Halide Double Perovskites X2BiAuF6 (X?=?K, Rb): A Computational Insight into their Structural Integrity, Optoelectronic Performance, and Thermoelectric Potential

本研究通过第一性原理计算，系统分析了K?BiAuF?和Rb?BiAuF?的结构稳定性、电子带隙、光学吸收特性及热电性能，发现其具有间接带隙（1.29-1.31 eV）和显著的热电参数（最大功率因子4.26×1011 W·K?1·m?1·s?1），适用于光电器件和热电转换器件开发。

　　

摘要

卤化物双钙钛矿（HDPs）作为一种可调且环保的替代材料，正在逐步取代基于铅的材料，应用于先进的光电和能源领域。本研究利用密度泛函理论（在完全势线性化增强平面波框架内）以及Tran–Blaha修正的Becke–Johnson势，对氟化物基HDPs X₂BiAuF₆（X = K, Rb）的结构、电子、光学、弹性及热电（TE）性能进行了全面的第一性原理分析。计算得到的Goldschmidt容忍因子τ_G分别为Rb₂BiAuF₆的0.95和K₂BiAuF₆的0.92，证实了其稳定的立方结构。采用mBJ势进行的电子结构计算显示，K₂BiAuF₆的间接带隙为1.29 eV，Rb₂BiAuF₆的间接带隙为1.31 eV，表明它们适用于光电应用。而使用HSE06泛函计算得到的带隙值分别增加到2.106 eV和2.229 eV。此外，通过介电函数的光学分析发现这些材料在可见光和紫外区域具有强吸收特性，同时反射率低于0.20。静态折射率n(0)分别为K₂BiAuF₆的1.73和Rb₂BiAuF₆的1.72。热电性能通过基于第一性原理计算结果的BoltzTraP模拟工具进行评估，两种材料在800 K时的最大热电功率因子均为4.26 × 10¹¹ Wk^?2 m^?1 s¹，并且随温度升高而增加。研究结果展示了这些材料良好的导电性和显著的热电系数，强调了它们在下一代光电和热电器件中的潜在应用价值。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。