2025-07-07
AM2Pn2 (A= Ca, Sr, Ba, Yb, Mg; M = Zn, Cd, Mg; 및 Pn = N, P, As, Sb, Bi) Zintl 상 계열은 열전 재료로 알려져 왔으며, 최근에는 단일 접합 및 탠덤 태양 전지에서 태양광 흡수체로 매우 유망한 재료로 많은 주목을 받고 있습니다. 본 논문에서는 AM2Pn2 화합물 전체 계열을 기본 원리로부터 시작하여 바닥 상태 구조, 열역학적 안정성 및 전자 구조 측면에서 탐구합니다. 또한, SrCd2P2 및 CaCd2P2의 밴드갭에 대한 최초의 측정을 포함하여, 벌크 분말 및 박막 샘플에 대한 광발광 분광법을 수행하여 결과를 검증합니다.
AM2Pn2 화합물은 광범위한 안정성을 보이며, 대부분 CaAl2Si2 (P3̅m1)와 동일한 구조를 가지며, 0에서 3 eV 이상까지 넓은 범위의 밴드갭을 가지고 있습니다. 이는 다양한 용도로 유용하게 사용할 수 있으며, 탠덤 상단 셀 태양광 흡수체용 CaZn2N2, 적외선 감지기용 SrCd2Sb2 및 CaZn2Sb2와 같은 몇 가지 후보를 제안합니다. AM2Pn2의 밴드 구조를 검토하여, Mg3Sb2가 여기서 연구된 조성물 중에서 고유한 여러 오프-Γ 원자가 밴드 포켓 때문에 열전 재료로서 가장 유망하다는 것을 발견했습니다.
여기에서 우리는 기본 원리 계산을 사용하여 광범위한 조성에서 AM2Pn2 화합물의 상 안정성 및 전자 밴드 구조를 체계적으로 연구했으며, 여기서 연구된 대부분의 조성물이 안정하고 동일한 구조를 가지며 넓은 범위의 밴드갭을 가지고 있음을 발견했습니다. 밴드갭은 일반적으로 Pn 질량이 감소함에 따라 증가하며, 비스무스 화합물은 대부분 금속성이지만 특정 질화물은 3 eV 이상의 밴드갭을 갖습니다. 우리는 결과를 실험 문헌과 비교하고 새로운 실험 결과로 보완합니다. 우리의 연구는 잘 확립된 AM2Pn2 화합물을 이해하고, 새로운 AM2Pn2 화합물의 합성을 제안하며, 특정 화학에 대한 특정 응용 분야를 제안하는 데 사용될 수 있습니다.
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