Advanced Functional Materials: 层状钙钛矿材料中的新型的p型透明导电材料

n型的透明导电材料，比如掺杂的In₂O₃,SnO₂, ZnO, 和CdO等，已经在目前的工业界得到了非常广泛和成功的应用。但是，目前还没有成熟的p型透明导电材料得到广泛的商业化应用。近些年来研究者尝试通过引入Cu以及重阳离子Bi等方式来实现透明导电氧化物的p型掺杂，但是遗憾的是他们的空穴有效质量都太大，从而使得其载流子迁移率过低。因此需要和发现具有低空穴有效质量和高导电性的p型透明导电材料具有重大的研究意义。

最近，中国工程物理研究院北京计算科学研究中心黄兵教授课题组和清华大学材料学院柳百新院士课题组合作，通过第一性原理计算的方法研究了54种潜在的层状钙钛矿化合物Cs₄M²⁺B³⁺₂X^VII₁₂(M²⁺=Mg²⁺/Ca²⁺/Sr²⁺/Zn²⁺/Cd²⁺/Sn²⁺,B³⁺=Sb³⁺/In³⁺/Bi³⁺; X^VII=Cl^–/Br^–/I^–)的稳定性、电学和光学性质，最终从这54种材料中成功发现7种适合于做p型透明导电体的材料。这些材料有较好的晶体结构稳定性，热力学和动力学稳定性；拥有足够大的能隙；光学透明性；低的空穴有效质量，以及本征的优良的p型导电性质。它们是迄今为止被预测的最好的p型透明导电体的材料。

本工作研究者通过深入的能带结构分析对这些材料适于做p型透明导电材料给予了较充分的理论解释。此工作不仅首次将钙钛矿材料的应用领域扩大到透明导电材料，还对在未知化合物中设计搜寻理想的p型透明导电材料提供了很重要的借鉴思路。相关文章发表在AdvancedFunctional Materials（DOI: 10.1002/adfm.201800332）上。

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