近日，我院在非铅双钙钛矿(NH₄)₂SeBr₆结构与性质的压力调控方面取得重要进展，相关结果以Pressure‐Induced Structural Evolution and Bandgap Optimization of Lead‐Free Halide Double Perovskite (NH₄)₂SeBr₆为题在线发表于物理类知名期刊《Advanced Science》上（影响因子：15.804）。论文第一作者为我院青年教师王玲瑞博士，通讯作者为我院郭海中教授、王飞副教授和吉林大学王凯教授。

近年来，铅基钙钛矿材料因其卓越的光电性能备受关注，但其铅毒性和较差的稳定性一直制约着此类材料的应用及推广。基于“异价替代”理念衍生出的非铅双钙钛矿材料，既保持了铅基钙钛矿高对称的结构维度，同时也避免了有毒铅元素的使用。然而，基于非铅双钙钛矿材料制备出的太阳能电池的效率很低，远远达不到理论计算的预期。因此，深入理解非铅双钙钛矿的结构-性质关系，并对其进行有效的物性调控与优化，使其最大程度满足光电器件应用的需求，具有重要的科学意义和应用前景。

高压作为一种精细、准确和干净的物性调控手段，在发现新现象、阐释新物理与新机制以及揭示材料的结构与性能方面发挥着重要作用。本论文利用高压技术，结合原位高压同步辐射X射线衍射光谱、原位高压拉曼光谱、原位高压吸收光谱和原位高压光学成像，以及第一性原理计算对一种典型的非铅双钙钛矿(NH₄)₂SeBr₆的结构和性能进行了系统研究。研究发现，(NH₄)₂SeBr₆在11.2 GPa发生结构相变，空间群由Fm-3m变为P42。通过对高压吸收光谱和拉曼光谱的分析，再次验证这一相变的发生。(NH₄)₂SeBr₆的光学带隙随着结构的变化逐渐减小，并在6.57 GPa和11.18 GPa出现两次拐点。第一性原理计算表明，高压下(NH₄)₂SeBr₆的光学带隙主要与八面体[SeBr₆]^2-相关，且两次带隙拐点分别与Br-Br键重组和结构相变有关。该研究首次揭示了Br-Br键重组和键长演变与光学带隙的关系机制，对该类钙钛矿材料在光伏领域的应用起到重要的推进作用。

该工作得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、河南省博士后科研启动项目、郑州大学青年教师启动资金以及郑州大学优秀青年研究基金等项目的支持。

图：(NH₄)₂SeBr₆的结构与光学性质随压力的变化规律

文章链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201902900