نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• صفیه نظری دولیسکانی ¹
• نادیا بابایی بیدمشکی ²

¹ پژوهشکده فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران

² پژوهشکده فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای

چکیده

مواد پروسکایت هالید سرب شبه دوبعدی نسبت به پروسکایت‌های سه بعدی پایداری بهتر و بازده بالایی در آشکارسازی پرتوهای ایکس و گاما دارند و لذا کاندید مناسبی جهت استفاده در آشکارسازهای سوسوزن می‌باشند. در این پژوهش، ابتدا دلیل پایداری ساختار شبه دوبعدی HA2CsPb2I7 نسبت به همتای سه بعدیش یعنی CsPbI3 با استفاده از نظریه تابعی چگالی و محاسبات اصول اولیه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به‌دست آمده نشان داد انتقال بار از اتم‌های هیدروژن متصل به اتم نیتروژن در مولکول آلی و اتم‌های ید نزدیک به مولکول آلی، و نیز تغییر توزیع بار در ساختار پروسکایت دوبعدی منجر به پایداری بیشتر این ساختارها نسبت به ساختارهای حجمی می‌شود. در گام دوم محاسبات، خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. ساختار شبه دوبعدی با وجود پایداری بالا، به دلیل حضور مولکول‌های آلی بزرگ، دارای خواص مکانیکی ضعیف‌تری نسبت به همتای سه بعدیش یعنی CsPbI3 بوده و به عبارتی، ساختار شبه دوبعدی تحمل کمتری در برابر فشارهای خارجی از خود نشان داد. بنابر نتایج حاصل از این پژوهش، استفاده از ساختار شبه دوبعدی به عنوان آشکارساز سوسوزن در محیط‌های سخت، می‌تواند ناکارآمدتر از ساختار همتای سه بعدی باشد.

کلیدواژه‌ها

• پروسکایت شبه دوبعدی
• انرژی تشکیل
• مولکول آلی
• انتقال بار
• پایداری مکانیکی
• مدول حجمی

موضوعات

• ابزارهای مرتبط با علم و فناوری هسته‌ای

عنوان مقاله [English]

An ab-initio study of mechanical properties and stability of the quasi-two-dimensional HA2CsPb2I7 perovskite and inorganic CsPbI3

نویسندگان [English]

• safieh nazari doliskani ¹
• nadia babaei bidmeshki ²

¹ Physics & Accelerator School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI

² Physics & Accelerator School, Nuclear Science and Technology Research Institute

چکیده [English]

Due to their better stability and high performance for X- and gamma-ray detection, quasi-two-dimensional (2D) lead halide perovskites have demonstrated a good ability to be used in scintillators, compared to three-dimensional (3D) perovskites. In the current study, the stability of 2D-layered HA2CsPb2I7 was investigated relative to the α-CsPbI3 crystal structure. It is depicted that the charge transfer of hydrogen atoms connected to nitrogen and iodine atoms close to organic molecules in the 2D structure, results in a change of charge distribution over the perovskite structure. Hence, the structural stability of the 2D structure was much better than the cubic structure of α-CsPbI3. Despite more stability of quasi-2D perovskite, the presence of the large organic molecules in this structure led to less mechanical stability than its 3D counterpart, α-CsPbI3. In other words, this material has less tolerance against eternal pressures. According to the results, scintillation detectors based on 2D lead halide perovskites can be less efficient in harsh environments, rather than their 3D counterpart

کلیدواژه‌ها [English]

• quasi-two-dimensional perovskite
• formation energy
• molecular organic
• charge transfer mechanical stability
• bulk modulus