福州大學;福建江夏學院;福建省計量科學研究院(福建省眼鏡質量檢驗站)吳波獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉福州大學;福建江夏學院;福建省計量科學研究院(福建省眼鏡質量檢驗站)申請的專利一種ABX3型鈣鈦礦中A位離子摻雜改性的預測方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115374649B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-29發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211125610.5,技術領域涉及:G06F30/20;該發明授權一種ABX3型鈣鈦礦中A位離子摻雜改性的預測方法是由吳波;姚其鵬;聞健森;蔡奇;薩百晟;邱羽;熊浩;楊愛軍;黎健生;陳榮;張隆昆;何智漢;趙艷;王煜設計研發完成,并于2022-09-15向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種ABX3型鈣鈦礦中A位離子摻雜改性的預測方法在說明書摘要公布了:本發明涉及ABX3型鈣鈦礦中A位離子摻雜改性的理論預測方法。包括:分析ABX3型鈣鈦礦純物質單胞的晶體結構的穩定性;設計A位陽離子部分置換摻雜取代比例;分別對不同摻雜比例,不同摻雜位點的ABX3型鈣鈦礦進行優化,以獲得能量最低的摻雜點位構型;對每一種摻雜比例的ABX3型鈣鈦礦的最低能量構型判定其穩定性;分析ABX3型鈣鈦礦中A位陽離子摻雜改性后,晶胞參數的變化對電子結構的影響規律;對某一摻雜成分及摻雜構型鈣鈦礦材料的光學性質進行計算和分析,篩選性能優良的材料。本發明能夠對ABX3型鈣鈦礦中A位離子摻雜改性后的結構及性能進行有效預測。
本發明授權一種ABX3型鈣鈦礦中A位離子摻雜改性的預測方法在權利要求書中公布了:1.一種ABX3型鈣鈦礦中A位離子摻雜改性的預測方法,其特征在于,包括如下步驟: 步驟S1、采用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,計算獲得ABX3型鈣鈦礦純物質單胞的晶體學結構參數,基于容忍因子分析其晶體結構的穩定性; 步驟S2、設計一系列A位陽離子部分置換摻雜的取代比例,然后基于可用的計算資源,構建超晶胞,按摻雜比例的大小,設置取代構型; 步驟S3、設計出同種替代陽離子的不同摻雜比例,對每一摻雜比例,設計取代不同摻雜取代的位點,探索摻雜粒子以近鄰聚集存在,或遠離均勻態存在,進行各種摻雜構型的第一性原理總能計算,同時獲得各種摻雜比例的ABX3型鈣鈦礦晶體結構,比較各種摻雜點位構型下體系的總能值大小,以獲得能量最低的摻雜點位構型; 步驟S31、超晶胞構建完畢后,A位陽離子位點數為NA,超晶胞種A位陽離子位點取代個數為Nd,設計A位陽離子摻雜取代構型時,選定其中一個原子為固定取代位置,即作為參考原點,用組合方法,獲得摻雜取代位點構型數量M為: 對ABX3型鈣鈦礦置換摻雜化合物進行優化離子,優化晶胞,全局優化的分布優化步驟; 步驟S32、根據A位陽離子摻雜化合物優化后的結果,獲取其晶格常數的變化,比較各種摻雜點位構型下體系的總能值大小,以獲得能量最低的摻雜點位構型; 步驟S4、對每一種摻雜比例的ABX3型鈣鈦礦的最低能量構型進行容忍因子計算,并根據容忍因子和缺陷形成能來判定其穩定性; 為確定摻雜化合物的穩定性,利用容忍因子和缺陷形成能來對其進行穩定性判定,其中容忍因子t計算公式為: 其中,rA為A位陽離子半徑,rB為B位陽離子半徑,rX為C位陰離子半徑,為計算A位陽離子摻雜化合物的容忍因子,引入不同陽離子的原子比加權平均值用作估算的有效陽離子尺寸; 缺陷形成能Ef=Edoped-Epure-∑iniμi公式3 其中,Edoped、Epure分別表示的是摻雜化合物和ABX3型鈣鈦礦原型的形成能,等號右邊第三項表示組分變化導致的能量變化,基于原型FAPbI3,對摻雜原子,ni0;對被替代原子,ni0;μi表示相應原子塊體狀態的化學勢能; 步驟S5、對各種摻雜比例的ABX3型鈣鈦礦最低能量構型的電子結構進行計算分析,包括能帶及能帶間隙值,態密度、有效質量和電荷密度,分析晶胞參數改變對電子結構的影響; 步驟S6、采用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,對某一摻雜成分及摻雜構型鈣鈦礦材料的光學性質進行計算和分析,獲得介電函數實部和虛部矩陣,以及光吸收光譜、反射光譜、折射光譜和消光光譜; 步驟S7、總結歸納A位陽離子摻雜對ABX3型鈣鈦礦結構、性能的改性規律,篩選性能優良的材料。
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