与太阳能电池中使用的传统III-V族和II-VI族半导体合金相比，ABX₃卤化物钙钛矿（HP）合金表现出独特的相行为。当它们的混合组分尺寸匹配时，后者通常具有良好的相互混溶性，而当尺寸不匹配时，则会发生相偏析。近日，科罗拉多大学Fernando P. Sabino、Alex Zunger利用量子力学计算揭示了光诱导缺陷的形成和迁移。

本文要点：

1) 卤素空位V_X与卤素间隙X_i之间的相互作用共同形成Frenkel对缺陷，这是HP合金中相偏析的促成因素。在Br-I合金中的阈值溴组成下，价带中的光生空穴局部化，从而产生双电荷碘Frenkel对（V_I+I_i）²⁺。

2) 碘在溴间隙上更快地迁移到空闲的碘V_I位点，导致形成富碘和贫碘区域，从而产生相分离。通过暗热退火去除可移动缺陷，而偏析剂提供相反的力，这导致相偏析的逆转。这种原子理解可以通过选择B位点上的替代元素来实现对相分离的控制，例如用Sn代替一些Pb，这些元素无法形成稳定的Frenkel缺陷。

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Fernando P. Sabino et.al Light-Induced Frenkel Defect Pair Formation Can Lead to Phase-Segregation of Otherwise Miscible Halide Perovskite Alloys Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202301539

https://doi.org/10.1002/aenm.202301539