Unique family of halide perovskites displays surprising behaviors under hydrostatic pressures / La famiglia unica di perovskiti agli alogenuri mostra comportamenti sorprendenti sotto pressioni idrostatiche

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Topological insulators are a novel quantum state of matter with important properties for various applications. Yalameha et al. investigate the topological phase of a class of halide perovskites, CsSnX3 (X=I, Br, Cl), under hydrostatic pressures.

CsSnX3 materials are unique due to their breadth of remarkable properties, including their tunable bandgap, high optical absorption, broad adsorption spectrum, small carrier effective mass and high charge carrier mobility. The narrow band gap of these compounds makes them especially interesting for electronic, optoelectronic and photovoltaic applications.

The authors used density functional theory calculations to study structural, electronic and elastic properties of this perovskite class in the cubic phase. The key characteristics they monitored include the material’s Poisson’s ratio – its orthogonal response to strain – as well as its Pugh’s ratio, which relates to its brittleness or ductility.

They observed a sudden change in a number of properties of CsSnX3, including its Poisson’s ratio and its Pugh’s ratio, when the applied pressure approaches the material’s topological phase transition. They also found that the applied pressure changes the energy gap of CsSnX3, leading to a band inversion – an important factor in recognizing the material’s topological phase. They noted the observation of two different types of band inversion, an interesting result that warrants further investigation.

These characteristics open up opportunities for room-temperature light-emitting materials for use in photovoltaics, radiation detectors, LEDs and quantum computing applications. “It is hoped that these new materials will play an important role in the future of quantum computers,” said author Shahram Yalameha.

ITALIANO

Gli isolanti topologici sono un nuovo stato quantico della materia con proprietà importanti per varie applicazioni. Yalameha et al. hanno indagato la fase topologica di una classe di perovskiti ad alogenuri, CsSnX3 (X = I, Br, Cl), sotto pressioni idrostatiche.

I materiali CsSnX3 sono unici per la loro ampiezza di straordinarie proprietà, tra cui larghezza di banda sintonizzabile, elevato assorbimento ottico, ampio spettro di adsorbimento, massa effettiva del piccolo vettore e mobilità del vettore ad alta carica. Lo stretto gap di banda di questi composti li rende particolarmente interessanti per applicazioni elettroniche, optoelettroniche e fotovoltaiche.

Gli autori hanno usato i calcoli della teoria funzionale della densità per studiare le proprietà strutturali, elettroniche ed elastiche di questa classe di perovskite nella fase cubica. Le caratteristiche chiave che hanno monitorato includono il rapporto di Poisson del materiale - la sua risposta ortogonale alla tensione - nonché il rapporto di Pugh, che si riferisce alla sua fragilità o duttilità.

Hanno osservato un improvviso cambiamento in una serie di proprietà di CsSnX3, incluso il suo rapporto di Poisson e il suo rapporto di Pugh, quando la pressione applicata si avvicina alla transizione di fase topologica del materiale. Hanno anche scoperto che la pressione applicata modifica il gap energetico di CsSnX3, portando a un'inversione di banda - un fattore importante nel riconoscere la fase topologica del materiale. Hanno notato l'osservazione di due diversi tipi di inversione di banda, un risultato interessante che merita ulteriori indagini.

Queste caratteristiche offrono opportunità per i materiali a emissione di luce a temperatura ambiente per l'uso in impianti fotovoltaici, rilevatori di radiazioni, LED e applicazioni di calcolo quantistico. "Si spera che questi nuovi materiali svolgano un ruolo importante nel futuro dei computer quantistici", ha affermato l'autore Shahram Yalameha.

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https://aip.scitation.org/doi/10.1063/10.0000838?utm_source=linkedin&utm_medium=social&utm_campaign=Scilight%20Social%20Feb%202020&utm_content=JAP