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申请/专利权人：南京理工大学

摘要：本发明公开了一种熵驱动卤化物铅基钙钛矿材料环保化和光电性能调控的高通量模拟方法。所述方法包括：（1）混合构型熵的计算和分类，确定形成五种以上阳离子钙钛矿结构时混合构型熵的范围以及铅元素的含量；（2）建立理想模型，构建铅替代所有可能比例的钙钛矿结构；（3）优化理想模型，筛选出比初始钙钛矿结构稳定的所有结构；（4）电子结构性质计算和分析，获得光电性能优异的结构；（5）数据库的构建，形成铅替代稳定且光电性能优异的材料数据库。本发明通过模拟计算揭示熵的调控，可作为解决钙钛矿毒性和光电性能矛盾的一种可行手段，通过熵的调控得到需要的材料特性，可以避免实验上一一试错的低效性。

主权项：1.熵驱动卤化物铅基钙钛矿材料环保化和光电性能调控的高通量模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，混合构型熵的计算和分类：构建ABX3型卤化物铅基钙钛矿材料的初始结构，其中A位为+1价阳离子，B位为包含Pb在内的四种以上＋2价阳离子，X位为卤素离子，确定形成五种以上阳离子钙钛矿结构时混合构型熵以及铅元素的含量，根据公式（1）计算混合构型的铅含量：CPb=NPbNB-site（1），其中CPb代表铅的含量，NPb代表铅离子的个数，NB-site代表B位阳离子的总数；根据公式（2）计算混合构型的混合构型熵： （2），其中ΔSmix代表混合构型熵，n代表阴或阳离子的数目，c代表阴或阳离子i的浓度，R代表气体常数；并根据混合构型熵的大小进行分类；步骤2，建立理想模型：选取＋2价元素替代初始结构中Pb所在位点，采用“特殊准随机结构”方法建立理想模型，通过改变位点替代元素的浓度，建立铅替代所有可能比例的钙钛矿结构，所述的＋2价元素选自主族金属、过渡金属和稀土金属元素中的三种元素以上；步骤3，优化理想模型：采用广义梯度近似的Perdew-Burke-Ernzerhof交换关联泛函，通过原子弛豫和电子迭代过程，对步骤2获得的钙钛矿结构进行优化，以达到一个相对稳定的结构，优化完成后，根据“凸包结构”原理，分别获得每种结构的凸包能量，筛选出比ABX3初始结构的凸包能量低或相同的所有结构，即筛选出比ABX3初始结构稳定的所有结构；步骤4，电子结构性质计算和分析：对步骤3筛选出的结构进行自洽计算，以达到体系的最低能量，获得高对称点的跃迁偶极矩数值，筛选出跃迁偶极矩数值为ABX3初始结构的80%以上的结构，计算筛选出的结构的投影态密度和能带结构，获得能带类型和带隙数值；步骤5，数据库的构建：构建包含上述混合构型熵及其分类、铅元素的含量、凸包能量、跃迁偶极矩、投影态密度、能带类型和带隙数值的数据库。

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