Carte des composés Zintl AM2Pn2

L'AM2Pn2 (A= Ca, Sr, Ba, Yb, Mg; M = Zn, Cd, Mg; et Pn = N, P, As, Sb) est un composé de deux éléments: Bi) family of Zintl phases has been known as thermoelectric materials and has recently gained much attention for highly promising materials for solar absorbers in single-junction and tandem solar cellsDans cet article, nous allons, à partir de premiers principes, explorer l'ensemble de la famille des composés AM2Pn2 en termes de leur structure d'état de base, de stabilité thermodynamique et de structure électronique.Nous effectuons également une spectroscopie par photoluminescence sur des échantillons de poudre en vrac et de film mince pour vérifier nos résultats, y compris les premières mesures des écarts de bande de SrCd2P2 et de CaCd2P2.

Les composés AM2Pn2 présentent une grande stabilité, sont principalement isostructurels à CaAl2Si2 (P3̅m1), et couvrent une large gamme de bandes d'écart de 0 à plus de 3 eV.Cela pourrait les rendre utiles à diverses fins., pour lesquels nous proposons plusieurs candidats, tels que CaZn2N2 pour les absorbeurs solaires en tandem de cellules supérieures et SrCd2Sb2 et CaZn2Sb2 pour les détecteurs infrarouges.Nous constatons que Mg3Sb2 est le plus prometteur en tant que matériau thermoélectrique en raison de plusieurs poches de bande de valence hors Γ, qui lui sont propres parmi les compositions étudiées ici.

Ici, nous avons systématiquement étudié la stabilité de phase et la structure des bandes électroniques des composés AM2Pn2 dans un large éventail de compositions, en utilisant des calculs de premiers principes,La plupart des compositions étudiées ici sont stables et isostructurelles et présentent un large éventail d'interfaces.L'écart de bande augmente généralement à mesure que la masse Pn diminue; tandis que les bismuthides sont principalement métalliques, certains nitrides ont des intervalles de bande supérieurs à 3 eV.Nous comparons les résultats avec la littérature expérimentale et les complétons par de nouveaux résultats expérimentauxNotre travail peut être utilisé pour comprendre les composés AM2Pn2 bien établis, suggérer de nouveaux composés AM2Pn2 à synthétiser et suggérer des applications spécifiques pour certaines chimie.