混合離子-電子傳導是金屬鹵化物鈣鈦礦中的普遍現(xiàn)象，對多種光電器件應用具有重要影響。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?對其離子傳輸性質的影響尚不明確。
本文沙特阿卜杜拉國王科技大學Derya Baran等人通過結合表征技術和第一性原理計算，揭示了錫基鈣鈦礦中離子傳輸?shù)臋C制。研究發(fā)現(xiàn)，離子電導率（σion）和電子電導率（σelec）隨錫含量增加而同步上升。通過調控[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），從而增強了離子遷移和電導率。化學圖譜技術進一步證實了在高[p]和VSn2?條件下，碘離子和甲脒離子（FA+）的偏壓誘導遷移現(xiàn)象。
這些發(fā)現(xiàn)為設計高性能、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)。
文章亮點總結
1.關鍵機制揭示：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制，為理解錫基鈣鈦礦的離子傳輸提供了新視角。
2.實驗驗證：通過化學圖譜技術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，驗證了理論預測的可靠性。
3.應用潛力：研究結果為設計高穩(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，尤其對抑制離子遷移引發(fā)的器件退化具有實際意義。
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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