تحلیل ترابرد فونونی در پرووسکیت‌های (x=cl, br) cscax3 با استفاده از روش نظریه تابعی چگالی

ترابرد فونونی پرووسکیت‌های هالیدی 3cscacl و 3cscabr به‌منظور شناسایی کاربردهای بالقوه آن‌ها در زمینه‌های مختلفی از جمله خنک‌سازی و گرمابرقی بررسی شدند. مطالعات اصول اولیه مواد در فاز مکعبی‌شان در تقریب شیب تعمیم‌یافته انجام شد. مرتبه‌های دوم و سوم ثابت نیرو با رهیافت ابریافته و با کدهای فونوپای و فونو3پای برآورد شدند. ثابت شبکه مواد برابر oa 5/463 و 5/768 به‌ترتیب برای 3cscacl و 3cscabr به‌دست آمدند. از مقایسه چگالی ابر الکترونی و مشخصه‌های فونونی، اتم هالید هر دو ماده نقش مهمی در پراکندگی فونون‌ها دارد، اما اتم کلسیم نقش ناچیزی در برخوردها و سرعت گروه فونونی دارد. سرعت ترابرد فونونی دو ماده در بسامدهای میانی (بین 2 الی 4 تراهرتز)، حدود 5000، 3000 متر بر ثانیه و عمر فونونی آن‌ها در قله برخوردها برابر 0/2 و 0/1 پیکوثانیه به‌ترتیب برای 3cscacl و 3cscabr به‌دست آمد. ماده 3cscacl به علت داشتن ترابرد فونونی بیش‌تری در تقریباً همه بازه‌های بسامدی و با اختلاف 2000 متر بر ثانیه در بازه‌های میانی بسامدی، پیش‌بینی می‌شود در کاربردهای مورد نیاز برای رسانندگی صوتی و گرمایی بالاتر موثر باشد. این در حالی‌ است که ماده 3cscabr به‌دلیل حرکت لرزشی و برخوردهای فونونی مهمی که اتم سزیم در قفسه 6cabr دارد، انتظار می‌رود در زمینه گرمابرقی مفید واقع شود.

Phonon transport analysis of CsCaX3 (X=Cl, Br) perovskites using the density functional theory (Research Article)

Phonon transport of CsCaBr3 and CsCaCl3 halide perovskites was investigated to identify their potential applications in various fields including cooling and thermoelectric. Abinitio studies of these materials were performed in their cubic phase in generalized gradient approximation. Second and third order force constants were calculated with supercell approach and phonopy and phono3py packages. Lattice constant was obtained 5.463 and 5.768 the for CsCaCl3 and CsCaBr3 respectively. From a comparison of electron density and phonon properties, it was found that the halide atom in both compounds plays an important role in phonons rsquo; propagation, while calcium atom has a negligible role in phonon scattering and phonon group velocity. Phonon velocities of both materials at intermediate frequencies (between 2 and 4 THz) are 5000 and 3000 m/s, and their phononic lifetime is 0.2 and 0.1 ps, for CsCaCl3 and CsCaBr3, respectively. Due to the higher phonon transport of CsCaCl3 in almost frequency and with a difference of 2000 m/s in the middle frequency range, it is predicted to be more effective in applications requiring higher acoustic and thermal conductivity. However, CsCaBr3 is expected to be useful in thermoelectric applications owning to rattling motion and consequently higher phonon scattering of Cs atom in CaBr6 cages.