Peta Senyawa Zintl AM2Pn2

       Keluarga AM2Pn2 (A= Ca, Sr, Ba, Yb, Mg; M = Zn, Cd, Mg; dan Pn = N, P, As, Sb, Bi) dari fasa Zintl telah dikenal sebagai bahan termoelektrik dan baru-baru ini mendapatkan banyak perhatian sebagai bahan yang sangat menjanjikan untuk penyerap surya dalam sel surya tunggal-sambungan dan tandem. Dalam makalah ini, kami akan, dari prinsip pertama, mengeksplorasi seluruh keluarga senyawa AM2Pn2 dalam hal struktur keadaan dasar, stabilitas termodinamika, dan struktur elektroniknya. Kami juga melakukan spektroskopi fotoluminesensi pada sampel bubuk curah dan film tipis untuk memverifikasi hasil kami, termasuk pengukuran pertama dari celah pita SrCd2P2 dan CaCd2P2.

      Senyawa AM2Pn2 menunjukkan stabilitas yang luas, sebagian besar isostruktural dengan CaAl2Si2 (P3̅m1), dan mencakup berbagai celah pita dari 0 hingga di atas 3 eV. Hal ini dapat membuatnya berguna untuk berbagai tujuan, yang kami usulkan beberapa kandidat, seperti CaZn2N2 untuk penyerap surya sel atas tandem dan SrCd2Sb2 dan CaZn2Sb2 untuk detektor inframerah. Dengan memeriksa struktur pita AM2Pn2, kami menemukan bahwa Mg3Sb2 memiliki potensi paling besar sebagai bahan termoelektrik karena beberapa kantong pita valensi off-Γ, yang unik untuknya di antara komposisi yang dipelajari di sini.

      Di sini, kami telah secara sistematis mempelajari stabilitas fasa dan struktur pita elektronik dari senyawa AM2Pn2 dalam berbagai komposisi, menggunakan perhitungan prinsip pertama, menemukan bahwa mayoritas komposisi yang dipelajari di sini stabil dan isostruktural dan bahwa ini memiliki berbagai celah pita. Celah pita umumnya meningkat seiring massa Pn menurun; sementara bismutida sebagian besar bersifat metalik, nitrida tertentu memiliki celah pita lebih besar dari 3 eV. Kami membandingkan hasilnya dengan literatur eksperimen dan melengkapinya dengan hasil eksperimen baru. Pekerjaan kami dapat digunakan untuk memahami senyawa AM2Pn2 yang mapan, menyarankan senyawa AM2Pn2 baru untuk disintesis, dan menyarankan aplikasi khusus untuk kimia tertentu.