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Phase Transition, Dielectric Properties, and Ionic Transport in the [(CH3)2NH2]PbI3 Organic–Inorganic Hybrid with 2H-Hexagonal Perovskite Structure
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2017-04-04 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b03095 A. García-Fernández 1 , J. M. Bermúdez-García 1 , S. Castro-García 1 , A. L. Llamas-Saiz 2 , R. Artiaga 3 , J. López-Beceiro 3 , S. Hu 4, 5 , W. Ren 4, 5 , A. Stroppa 4, 6 , M. Sánchez-Andújar 1 , M. A. Señarís-Rodríguez 1
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2017-04-04 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b03095 A. García-Fernández 1 , J. M. Bermúdez-García 1 , S. Castro-García 1 , A. L. Llamas-Saiz 2 , R. Artiaga 3 , J. López-Beceiro 3 , S. Hu 4, 5 , W. Ren 4, 5 , A. Stroppa 4, 6 , M. Sánchez-Andújar 1 , M. A. Señarís-Rodríguez 1
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In this work, we focus on [(CH3)2NH2]PbI3, a member of the [AmineH]PbI3 series of hybrid organic–inorganic compounds, reporting a very easy mechanosynthesis route for its preparation at room temperature. We report that this [(CH3)2NH2]PbI3 compound with 2H-perovskite structure experiences a first-order transition at ≈250 K from hexagonal symmetry P63/mmc (HT phase) to monoclinic symmetry P21/c (LT phase), which involves two cooperative processes: an off-center shift of the Pb2+ cations and an order–disorder process of the N atoms of the DMA cations. Very interestingly, this compound shows a dielectric anomaly associated with the structural phase transition. Additionally, this compound displays very large values of the dielectric constant at room temperature because of the appearance of a certain conductivity and the activation of extrinsic contributions, as demonstrated by impedance spectroscopy. The large optical band gap displayed by this material (Eg = 2.59 eV) rules out the possibility that the observed conductivity can be electronic and points to ionic conductivity, as confirmed by density functional theory calculations that indicate that the lowest activation energy of 0.68 eV corresponds to the iodine anions, and suggests the most favorable diffusion paths for these anions. The obtained results thus indicate that [(CH3)2NH2]PbI3 is an electronic insulator and an ionic conductor, where the electronic conductivity is disfavored because of the low dimensionality of the [(CH3)2NH2]PbI3 structure.
中文翻译：
[（CH 3）2 NH 2 ] PbI 3有机-无机杂化具有2H-六角形钙钛矿结构的相变，介电特性和离子迁移
在这项工作中，我们集中于[（CH 3）2 NH 2 ] PbI 3，这是[AmineH] PbI 3系列杂化有机-无机化合物的成员，报告了在室温下制备其的非常容易的机械合成路线。我们报告说，这种具有2H-钙钛矿结构的[（CH 3）2 NH 2 ] PbI 3化合物在大约250 K处经历了从六方对称P 6 3 / mmc（HT相）到单斜对称P 2 1 /的一阶跃迁。C（LT阶段），它涉及两个协作过程：Pb 2+阳离子的偏心移位和DMA阳离子N个原子的有序无序过程。非常有趣的是，该化合物显示出与结构相变有关的介电异常。另外，该化合物在室温下显示出非常大的介电常数值，因为它具有一定的电导率和外在作用的激活，如通过阻抗谱所证明的。该材料显示出较大的光学带隙（E g= 2.59 eV）排除了观察到的电导率可能是电子电导率并指向离子电导率的可能性，这已由密度泛函理论计算所证实，该函数表明最低的活化能为0.68 eV对应于碘阴离子，并表明了最有利的扩散这些阴离子的路径。因此，所获得的结果表明[（CH 3）2 NH 2 ] PbI 3是电子绝缘体和离子导体，其中由于[（CH 3）2 NH 2 ] PbI 3的维数低而不利于电子导电性。结构体。
更新日期：2017-04-04
中文翻译：
[（CH 3）2 NH 2 ] PbI 3有机-无机杂化具有2H-六角形钙钛矿结构的相变，介电特性和离子迁移
在这项工作中，我们集中于[（CH 3）2 NH 2 ] PbI 3，这是[AmineH] PbI 3系列杂化有机-无机化合物的成员，报告了在室温下制备其的非常容易的机械合成路线。我们报告说，这种具有2H-钙钛矿结构的[（CH 3）2 NH 2 ] PbI 3化合物在大约250 K处经历了从六方对称P 6 3 / mmc（HT相）到单斜对称P 2 1 /的一阶跃迁。C（LT阶段），它涉及两个协作过程：Pb 2+阳离子的偏心移位和DMA阳离子N个原子的有序无序过程。非常有趣的是，该化合物显示出与结构相变有关的介电异常。另外，该化合物在室温下显示出非常大的介电常数值，因为它具有一定的电导率和外在作用的激活，如通过阻抗谱所证明的。该材料显示出较大的光学带隙（E g= 2.59 eV）排除了观察到的电导率可能是电子电导率并指向离子电导率的可能性，这已由密度泛函理论计算所证实，该函数表明最低的活化能为0.68 eV对应于碘阴离子，并表明了最有利的扩散这些阴离子的路径。因此，所获得的结果表明[（CH 3）2 NH 2 ] PbI 3是电子绝缘体和离子导体，其中由于[（CH 3）2 NH 2 ] PbI 3的维数低而不利于电子导电性。结构体。
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