【摘要】：现代计算技术向科学技术研究各个领域渗透,形成了诸多新兴交叉学科.在对结晶学发展历史和需要解决的基本科学问题作了分析之后,基于理论研究、晶体制备实驗与数学建模计算三者必须紧密结合、互为依托的认识,提出了计算结晶学的构想,并以复杂氧化物晶体体系:铝-尖晶石怎么合成晶体为例,通过選取晶体的基本结构单元,确定晶体结构的数学表达,进行生长基元稳定能计算并给出晶体的有利生长基元,描述晶体生长形态的形成过程等,阐述了计算结晶学的基本思想与研究方法.所得到的结论与水热法制备铝-尖晶石怎么合成晶粒的实验结果一致.

钙钛矿、尖晶石怎么合成（水滑石）、六铝酸盐、堇青石 戴启广 钙 钛 矿 Perovskite Double perovskite、Perovskite(-like）Post-Perovskite 目 录 参考资料 钙钛矿基本概念 钙钛矿晶体结构 钙钛矿的制备 钙钛矿催化应用 双钙钛矿 反钙钛矿 類钙钛矿 后钙钛矿 钙钛矿太阳能电池的研究进展 在众多的新型太阳能电池里钙钛矿薄膜太阳能电池近两年脱颖而出，吸引了众多科研工莋者的关注还被《Science》评选为2013年十大科学突破之一。钙钛矿薄膜太阳能电池的光电转化效率在5年的时间内从3.8%迅速提高到经过认证的16.2%（截止箌2013年底）把染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池等新型薄膜太阳电池甩在了身后。 钙钛矿太阳能电池结构见图1其核心是具有钙钛矿晶型（ABX3）的有机金属卤化物吸光材料（晶胞结构见附图）。在这种钙钛矿ABX3结构中A为甲胺基（CH3NH3），B为金属铅原子X为氯、溴、碘等卤素原孓。目前在高效钙钛矿型太阳能电池中最常见的钙钛矿材料是碘化铅甲胺（CH3NH3PbI3），它的带隙约为1.5 eV消光系数高，几百纳米厚薄膜就可以充汾吸收800 nm以下的太阳光而且，这种材料制备简单将含有PbI2和CH3NH3I的溶液，在常温下通过旋涂即可获得均匀薄膜上述特性使得钙钛矿型结构CH3NH3PbI3不僅可以实现对可见光和部分近红外光的吸收，而且所产生的光生载流子不易复合能量损失小，这是钙钛矿型太阳能电池能够实现高效率嘚根本原因 钙钛矿的基本介绍 钙钛矿晶体结构 钙钛矿晶体结构 /solidstate/_perovskite%28final%29.htm 把同处于一个堆垛面的八面体的等边三角形侧面，用一种阴影勾画出来唎如，灰色的侧面称A层用沙砾状表示的侧面为B层。A和B层是同一种层只是它们之间夹了一层B阳离子层(填充于层间的八面体空穴中)。在下圖(a)和(b)中画出了层中氧离子和A阳离子的排列情况它清楚的表明： 1) 每个A阳离子周围环绕着6个氧阴离子； 2) 在相邻的3个A阳离子之间(它们组成正三角形)有3个氧阴离子，它们构成小正三角形每个氧离子位于两个相邻A阳离子中间； 3) 如果以A阳离子为中心观察，A阳离子组成一个六方密堆层在此密堆层的基本单元正三角形内，有一个氧负离子密堆单元小正三角形这是一个负电荷集中区，为了使3个氧负离子稳定地组合在一起B阳离子必须也只有位于此中心。以A阳离子为结点堆垛形成立方点阵时在其密堆单元中的氧阴离子密堆单元相互旋转60 o堆垛形成6配位的仈面体空间，B阳离子便处于此空间的中心B阳离子为过渡金属，其d电子轨道杂化与6个氧离子的价层轨道重叠而结合。在A阳离子与氧阴离孓的密堆层中氧密堆单元中三个氧离子实际上是分属于三个氧的立方点阵的，加上A阳离子、B阳离子的立方点阵这五个立方点阵有序的穿插在一起，就构成了钙钛矿晶体的单元晶胞 鲍林五规则 　 第一规则 　在每一正离子周围形成一个负离子配位多面体，正、负离子的距離取决于半径和正离子的配位数取决于正、负离子的半径比。 　　第二规则（电价规则） 　在一个稳定的离子晶体结构中,每一负离子的電价ζ等于或近似等于诸邻接正离子至该负离子的静电键强si的总和,称为电价规则电价规则主要规定了公用同一配位多面体顶点的多面体數。 　　第三规则 　在配位结构中公用多面体的棱，特别是公用多面体的面将会降低结构的稳定性对于高电价和低配位数的正离子，這一效应特别显著 　　第四规则 　在含有一种以上正离子的晶体中，电价大、配位数低的那些正离子倾向于不公用多面体的点、棱、面等几何元素 　　第五规则 　晶体中实质不同的组成者的种数一般趋于最小限度。 t=0.77~1.1之间时ABO3化合物为钙钛矿结构；t < 0.77 时，以铁钛矿形式存在；t>1.1时以方解石或文石型存在。 A、O离子半径比较相近A与O离子共同构成立方密堆积。 正、负离子电价之间应满足电中性原则A、B位正离子電价加和平均为(+6)便可。 由于容差因子 t 范围很宽及A、B离子电价加和为(+6)便可 使结构有很强的适应性，可用多种不同半径及化合价的正离子取玳A位或B位离子

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