氯掺杂MAPbBr3杂化钙钛矿中甲基铵(MA)基团的动态无序限制:一项中子粉末衍射研究

DOI:10.1002/chem.201806246 期刊:Chemistry – A European Journal 出版年份:2019 更新时间:2026-01-09 18:49:08
摘要: 混合甲基铵(MA)铅卤化物MAPbX3钙钛矿展现出优异的光电性能,适用于高效太阳能电池。由于MA基团在PbX6网络内具有内部运动自由度,其有机MA单元的取向可能对材料特性起重要作用。本中子粉末衍射研究揭示了混合钙钛矿系列MAPb(Br1-xClx)3(x=0、0.33、0.5、0.67和1)中MA单元的动态特征。通过差值傅里叶图定位了PbX6晶格内的H和C/N原子位置;晶体结构精修揭示了MA构象。研究发现存在三种不同取向,其取决于氯含量(x)及相应的立方晶胞尺寸。这些构象通过与卤素离子的氢键相互作用稳定存在,且与理论计算报道的结果相符。
作者: Carlos Alberto López,María Consuelo Álvarez-Galván,María Victoria Martínez-Huerta,María Teresa Fernández-Díaz,José Antonio Alonso
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利用中子粉末衍射研究氯掺杂MAPbBr3杂化钙钛矿中甲基铵(MA)基团的动态特性和取向限制。

该研究首次提供了MAPb(Br1-xClx)3钙钛矿中MA取向限制的实验证据,表明随着氯含量增加,从[110]到[111]再到[100]方向的动态无序性逐渐降低。这种限制与晶胞收缩和氢键相互作用有关,与理论DFT计算结果高度吻合。这些发现深化了对卤素中心非共价相互作用的理解,有助于钙钛矿在光电子应用中的设计优化。

该研究仅限于室温条件和立方对称性;未详细探究低温下的相变情况。使用非氘代样品虽具有器件相关性优势,但可能增加中子散射数据解读的复杂性。研究中注意到微量杂质(如MAPbCl3中的MACl),但未作充分处理。

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