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與太陽能電池中使用的傳統III-V族和II-VI族半導體合金相比，ABX₃鹵化物鈣鈦礦（HP）合金表現出獨特的相行為。當它們的混合組分尺寸匹配時，后者通常具有良好的相互混溶性，而當尺寸不匹配時，則會發生相偏析。近日，科羅拉多大學Fernando P. Sabino、Alex Zunger利用量子力學計算揭示了光誘導缺陷的形成和遷移。

本文要點：

1) 鹵素空位V_X與鹵素間隙X_i之間的相互作用共同形成Frenkel對缺陷，這是HP合金中相偏析的促成因素。在Br-I合金中的閾值溴組成下，價帶中的光生空穴局部化，從而產生雙電荷碘Frenkel對（V_I+I_i）²⁺。

2) 碘在溴間隙上更快地遷移到空閑的碘V_I位點，導致形成富碘和貧碘區域，從而產生相分離。通過暗熱退火去除可移動缺陷，而偏析劑提供相反的力，這導致相偏析的逆轉。這種原子理解可以通過選擇B位點上的替代元素來實現對相分離的控制，例如用Sn代替一些Pb，這些元素無法形成穩定的Frenkel缺陷。

參考文獻：

Fernando P. Sabino et.al Light-Induced Frenkel Defect Pair Formation Can Lead to Phase-Segregation of Otherwise Miscible Halide Perovskite Alloys Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202301539

https://doi.org/10.1002/aenm.202301539