无铅双钙钛矿Cs2Zr X6（X=Cl,Br,I）的第一性原理研究

王小萌; 欧天吉; 马新军

doi:10.14045/j.cnki.15-1220.2025.03.012

内蒙古民族大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 40 ›› Issue (3) : 84 -90. DOI: 10.14045/j.cnki.15-1220.2025.03.012

无铅双钙钛矿Cs₂Zr X6（X=Cl,Br,I）的第一性原理研究

王小萌, 欧天吉, 马新军

作者信息 +

Author information +

文章历史 +

摘要

无铅金属卤化物钙钛矿凭借其结构多样性和卓越的光电特性，已成为光电子器件领域的研究热点。相较于传统铅基钙钛矿，此类材料保持带隙可调、强光吸收等本征优势的基础上，兼具环境友好性和制备经济性，使其在太阳能电池、发光器件及光电传感等光电子器件领域呈现广阔的应用前景。然而，如何实现材料稳定性与光电性能的协同提升仍是制约其应用的核心挑战。通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，系统研究了Cs₂ZrX₆（X=Cl,Br,I）体系的结构、电子和光学性质。理论计算表明，该系列化合物均呈现间接带隙特征，带隙值随卤素离子Cl→Br→I变化呈显著递减趋势（5.03→3.99→2.79 eV），证实卤素调控对电子结构影响显著。特别值得关注的是，该材料在紫外光区展现出优异的光吸收特性，吸收系数达到10～5cm^-1量级。对Cs₂ZrX₆全面的光学性质进行了系统研究，为高性能无铅钙钛矿光电探测器的设计与开发提供了重要理论依据。