Гомомерные цепочки межмолекулярных связей поддерживают октаэдрические перовскиты германия.

Природа (2023)Цитировать эту статью

4009 Доступов

5 Альтметрика

Подробности о метриках

Перовскиты с металлоцентрами с низким ионным радиусом (например, Ge-перовскиты) испытывают как геометрические ограничения, так и выигрыш в электронной энергии за счет искажений; по этим причинам попытки синтеза не приводят к октаэдрическим перовскитам [GeI6], а скорее они кристаллизуются в полярные неперовскитные структуры1,2,3,4,5,6. Здесь, вдохновленные принципами супрамолекулярных синтонов7,8, мы сообщаем о сборке органического каркаса внутри структур перовскита с целью влияния на геометрическое расположение и электронную конфигурацию кристалла, что приводит к подавлению экспрессии неподеленной пары Ge и создание шаблонов симметричных октаэдров. Мы обнаружили, что для создания расширенной гомомерной нековалентной связи органический мотив должен обладать самодополняющими свойствами, реализуемыми с использованием отдельных донорных и акцепторных сайтов. По сравнению со структурой неперовскита, полученные октаэдры [GeI6]4- имеют прямую запрещенную зону со значительным красным смещением (более 0,5 эВ, измерено экспериментально), октаэдрическое искажение в 10 раз меньше (выведено из измеренных данных монокристаллической рентгеновской дифракции). ) и в 10 раз большую подвижность электронов и дырок (по оценкам теории функционала плотности). Мы показываем, что принцип этой конструкции не ограничивается двумерными Ge-перовскитами; мы реализуем его в случае медного перовскита (также металлического центра малого радиуса) и распространяем его на квазидвумерные системы. Сообщается о фотодиодах на германиевых перовскитах, которые превосходят по характеристикам свои неоктаэдрические и свинцовые аналоги. Создание вторичных подрешеток, которые сцепляются с неорганическим каркасом внутри кристалла, предлагает новый синтетический инструмент для создания шаблонов гибридных решеток с контролируемым искажением и расположением орбиталей, преодолевая ограничения обычных перовскитов.

Это предварительный просмотр контента подписки, доступ через ваше учреждение.

Доступ к журналу Nature и 54 другим журналам Nature Portfolio.

Приобретите Nature+, нашу выгодную подписку с онлайн-доступом.

29,99 долларов США / 30 дней

отменить в любое время

Подпишитесь на этот журнал

Получите 51 печатный выпуск и онлайн-доступ.

199,00 долларов США в год

всего $3,90 за выпуск

Возьмите напрокат или купите эту статью

Цены варьируются в зависимости от типа статьи

от$1,95

до$39,95

Цены могут зависеть от местных налогов, которые рассчитываются во время оформления заказа.

Кристаллографические данные для структур, описанных в этой статье, также были депонированы в Кембриджском центре кристаллографических данных, номера осаждений указаны в дополнительной информации. Данные также доступны по запросу.

Кьяра Р., Морана М. и Малаваси Л. Галогенидные перовскиты на основе германия: материалы, свойства и применение. Chempluschem 86, 879–888 (2021).

Статья CAS PubMed Google Scholar

Стумпос, CC и др. Гибридные полупроводники из перовскита иодида германия: активные неподеленные пары, структурные искажения, прямые и непрямые энергетические щели и сильные нелинейные оптические свойства. Варенье. хим. Соц. 137, 6804–6819 (2015).

Статья CAS PubMed Google Scholar

Ке, В. и Канацидис, М.Г. Перспективы малотоксичных солнечных элементов из бессвинцового перовскита. Нат. Коммун. 10, 965 (2019).

Статья ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Чен, М. и др. Высокостабильные и эффективные полностью неорганические бессвинцовые солнечные элементы из перовскита с пассивацией естественным оксидом. Нат. Коммун. 10, 16 (2019).

Статья ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Глюк Н. и Бейн Т. Перспективы использования бессвинцовых материалов на основе перовскитов для фотоэлектрических применений. Энергетическая среда. наук. 13, 4691–4716 (2020).