AS：无铅卤化物双钙钛矿中强非谐性引起的异常振动散射的观察
大家好，今天给大家分享的是Adv. Sci.上的文章“Observation of Extraordinary Vibration Scatterings Induced by Strong Anharmonicity in Lead-Free Halide Double Perovskites”
【摘要】
无铅卤化物双钙钛矿为含铅卤化物钙钛矿的长期问题，即 Pb 的毒性以及在环境条件和高强度照明下的低稳定性，提供了有希望的解决方案。它们的光电转换或热电转换在很大程度上取决于相应晶格振动的动力学。本文介绍了一种典型的无铅卤化物双钙钛矿 (Cs2NaInCl6) 的晶格动力学测量。定量测量和第一性原理计算表明，室温下晶格振动之间的散射时间尺度为 ≈1 ps，这源于 Cs2NaInCl6 中极强的非谐性。此外，在 Cs2NaInCl6 单晶中定量表征了每种原子的非谐性程度，这种非谐性源于原子间力，并表明这种强非谐性是由键层次、NaCl6 和 InCl6 八面体单元的倾斜以及 Cs+ 离子的震颤共同作用的。因此，晶体 Cs2NaInCl6 在室温下具有 ≈0.43 W mK−1 的超低热导率，以及 T −0.41 的弱温度依赖性。这些发现揭示了双钙钛矿中晶格振动动力学背后的潜在机制，这对基于卤化物双钙钛矿的光电子和热电设计大有裨益。
图 1. Cs2NaInCl6 的表征
图 2. Cs2NaInCl6 的热导率的实验和 DFT 计算结果。
图 3. 计算出的群体和相干性的热导率。
图 4. 晶格振动特性。
图 5. 振动非谐性的起源。
【结论】
总之，我们通过实验和第一性原理计算，彻底研究了原型无铅卤化物双钙钛矿 Cs2NaInCl6 的晶格动力学。FDTR 测量和第一性原理计算均表明 Cs2NaInCl6 的室温热导率约为 0.43 W mK−1。由于声子布居通道和声子相干通道之间的竞争，相应的热导率进一步显示出 T−0.41 的弱温度依赖性。我们温度相关的拉曼测量和非谐晶格动力学计算进一步发现，Cs2NaInCl6 中的声子寿命在 300 K 时仅为 ≈1 ps，这意味着 Cs2NaInCl6 中具有极强的非谐性。我们基于第一性原理模拟量化的非谐性程度表明，Cs2NaInCl6 中极强的非谐性主要由 NaCl6 和 InCl6 八面体的倾斜模式以及 Cs 原子的震颤模式所致。 我们的工作利用实验测量和第一性原理模拟揭示了Cs2NaInCl6 中有趣的声子动力学和热传输特性的潜在机制，这可能有利于基于无铅卤化物双钙钛矿的相关应用。
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原文DOI：10.1002/advs.202408149
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