混合離子-電子傳導(dǎo)是金屬鹵化物鈣鈦礦中的普遍現(xiàn)象，對(duì)多種光電器件應(yīng)用具有重要影響。在錫基鈣鈦礦中，由于錫空穴（VSn2?）的易形成性導(dǎo)致其空穴濃度（[p]）較高，使得其電子傳輸特性與鉛基鈣鈦礦存在顯著差異。然而，[p]和VSn2?VSn2?對(duì)其離子傳輸性質(zhì)的影響尚不明確。
本文沙特阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)Derya Baran等人通過結(jié)合表征技術(shù)和第一性原理計(jì)算，揭示了錫基鈣鈦礦中離子傳輸?shù)臋C(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，離子電導(dǎo)率（σion）和電子電導(dǎo)率（σelec）隨錫含量增加而同步上升。通過調(diào)控[p]和VSn2?，證明兩者共同降低了碘離子遷移的能壘（從0.38 eV降至0.12 eV），從而增強(qiáng)了離子遷移和電導(dǎo)率?；瘜W(xué)圖譜技術(shù)進(jìn)一步證實(shí)了在高[p]和VSn2?條件下，碘離子和甲脒離子（FA+）的偏壓誘導(dǎo)遷移現(xiàn)象。
這些發(fā)現(xiàn)為設(shè)計(jì)高性能、高穩(wěn)定性的錫基鈣鈦礦光電器件提供了新的理論依據(jù)。
文章亮點(diǎn)總結(jié)
1.關(guān)鍵機(jī)制揭示：首次闡明錫空穴（VSn2?）和空穴載流子（[p]）共同作用降低碘離子遷移能壘的機(jī)制，為理解錫基鈣鈦礦的離子傳輸提供了新視角。
2.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：通過化學(xué)圖譜技術(shù)直觀觀察到高錫含量下碘離子和甲脒離子的顯著遷移現(xiàn)象，驗(yàn)證了理論預(yù)測(cè)的可靠性。
3.應(yīng)用潛力：研究結(jié)果為設(shè)計(jì)高穩(wěn)定性錫基鈣鈦礦太陽能電池和光電器件提供了重要指導(dǎo)，尤其對(duì)抑制離子遷移引發(fā)的器件退化具有實(shí)際意義。
Deciphering the Interplay between Tin Vacancies and Free Carriers in the Ion Transport of Tin-Based Perovskites
L. Huerta Hernandez, L. Lanzetta, A. M. Kotowska, I. Yavuz, N. Kalasariya, B. Vishal, M. Gibert-Roca, M. Piggott, D. J. Scurr, S. De Wolf, M. Stolterfoht and D. Baran, Energy Environ. Sci., 2025, Accepted Manuscript , DOI: 10.1039/D5EE00632E
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee00632e
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