通过电子供体和受体有机阳离子重新配置二维金属卤化物钙钛矿中的带边态

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Reconfiguring Band-Edge States in 2D Metal Halide Perovskites via Electron-Donating and -Withdrawing Organic Cations

1. 通过调整有机阴离子的共轭结构和取代基，发现其能直接调控混合卤化物钙钛矿的能带边缘电子态，为优化光电性能提供了新方法。

　　

摘要

混合金属卤化物钙钛矿由有机阳离子（A位）和无机骨架（B位金属阳离子及X位卤化物阴离子）组成。传统上，带边的电子结构主要由无机成分控制，而A位的贡献可以忽略不计，因为其电子态远离带边。在这项研究中，我们发现通过调整有机阳离子的构型并引入取代基，A位可以直接影响带边的电子态。利用密度泛函理论计算、从头算分子动力学模拟、共聚焦光谱和同步辐射高压衍射技术，我们揭示了二维混合铅卤化物钙钛矿中带边电子态重配置的机制。研究结果表明，有机阳离子的共轭作用，结合给电子和吸电子取代基，能够实现带边电子态的重配置：给电子基团可以提高有机阳离子的能级，使其参与价带最大值；相反，吸电子基团则会降低这些能级，使其参与导带最小值。这一机制通过使用定制的阳离子以及温度和压力依赖性实验得到了验证。这项工作为调控混合金属卤化物钙钛矿的电子态、从而获得所需的光电性能提供了新方法。

图形摘要

虽然带边电子态决定了材料的光电性质，但传统观点认为有机阳离子对它们的影响微乎其微，这极大地限制了结构的可调性。本研究表明，通过策略性地调整有机阳离子的共轭程度及其给电子或吸电子性质，可以有效重配置带边电子态，从而影响载流子的行为。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在本文的补充信息中找到。