Crystal and Electronic Structures of Complex Bismuth Iodides <i>A</i><sub>3</sub>Bi<sub>2</sub>I<sub>9</sub> (<i>A</i> = K, Rb, Cs) Related to Perovskite: Aiding the Rational Design of Photovoltaics
Notice bibliographique
Résumé
Ternary bismuth halides form an interesting functional materials class in the context of the closely related Pb halide perovskite photovoltaics, especially given the significantly reduced toxicity of Bi when compared with Pb. The compounds A 3 Bi 2 I 9 ( A = K, Rb, Cs) examined here crystallize in two different structure types: the layered defect-perovskite K 3 Bi 2 I 9 type, and the Cs 3 Cr 2 Cl 9 type. The latter structure type features isolated Bi 2 I 9 3– anions. Here, the crystal structures of the ternary iodides are redetermined and a corrected structural model for Rb 3 Bi 2 I 9, as established by single crystal X-ray diffraction and solid state 87 Rb NMR spectroscopy and supported by density functional theory (DFT) calculations is presented. A variety of facile preparation techniques for single crystals, bulk materials, as well as solution-processed thin films are described. The optical properties and electronic structures are investigated experimentally by optical absorption and ultraviolet photoemission spectroscopy and computationally by DFT calculations. Absolute band positions of the valence and conduction bands of these semiconductors, with excellent agreement of experimental and calculated values, are reported, constituting a useful input for the rational interface design of efficient electronic and optoelectronic devices. The different structural connectivity in the two different structure types, somewhat surprisingly, appears to not impact band positions or band gaps in a significant manner. Computed dielectric properties, including the finding of anomalously large Born effective charge tensors on Bi 3+, suggest proximal structural instabilities arising from the Bi 3+ 6s 2 lone pair. These anomalous Born effective charges are promising for defect screening and effective charge carrier transport. The structural, electronic, and optical properties of the complex bismuth iodides are to some extent similar to the related lead iodide perovskites. The deeper valence band positions in the complex bismuth iodides point to the need for different choices of hole transport materials for Bi-iodide based solar cell architectures.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».