掺杂的影响

XRD精修是材料科学中用于分析晶体结构的重要手段，通过拟合实验数据与理论计算的衍射图谱，可以获取材料的晶体结构信息。在分析掺杂时，XRD精修可以提供以下关键信息：

晶格参数变化：掺杂元素的引入可能会导致晶格参数的变化。通过精修，可以精确测量晶格常数的变化，从而推断掺杂元素的引入对晶体结构的影响。例如，如果掺杂元素与被替代元素的离子半径不同，晶格常数可能会发生变化。

原子占位率：XRD精修可以确定掺杂元素在晶格中的占位情况。通过分析原子的占有率，可以了解掺杂元素是否成功进入晶格，以及其在晶格中的分布情况。

相组成分析：精修还可以用于分析样品中不同相的含量。在掺杂过程中，可能会形成新的相或改变原有相的含量，通过XRD精修可以定量分析这些变化。

晶胞体积变化：掺杂元素的引入可能会导致晶胞体积的变化。通过精修，可以计算出晶胞体积的变化，从而进一步理解掺杂对材料结构的影响。

解析案例

在本文中，对于XRD精修部分为研究钙钛矿材料的结构特征提供了重要依据，以下是华算科技对这部分内容的详细解析。

拓展基础知识：铅卤化物钙钛矿（ABX3）：ABX3的带边电子结构由B和X组分的轨道组成，可以通过BX6八面体的组成和结构进行调节。A位阳离子通常不影响近边态，但三维金属卤化物钙钛矿的带隙可以通过BX6八面体倾斜或晶格尺寸变化而受到A阳离子的影响。八面体倾斜角度：在双钙钛矿结构中，八面体的倾斜程度会影响材料的电子结构和物理性能。通过计算八面体倾斜角，可以了解掺杂对八面体结构的影响，进而推断其对材料性能的潜在影响。

XRD精修背景

研究对象：研究对象为1-萘甲基碘化铵（NMAI）钝化的CsPbI3系统，通过引入大A位阳离子（乙基铵，EA+）来调控钙钛矿发光二极管的发射波长。研究目的：XRD精修用于揭示EA+掺杂对钙钛矿晶体结构的影响，进而解释发射波长的变化机制。仪器与数据采集：使用X’Pert 3 Powder X射线衍射仪进行XRD测试，以获取钙钛矿薄膜的晶体结构信息。精修方法：采用Rietveld精修法对XRD数据进行分析。

精修结果与分析

晶体结构：图1展示了不同掺杂量的CsPbI3的XRD精修结果，所有钙钛矿材料均形成于P4/mbm四方空间群。

晶胞参数：随着EA+掺杂比例增加，晶格常数变大，晶格体积从471.58 Å3（0.2 EA）增大到 493.66Å3（0.8 EA），表明EA+的引入导致晶格扩张，参见表一。八面体倾斜：通过Rietveld精修计算了晶体中八面体的倾斜程度。结果显示，八面体倾斜角度从0.2 EA的17.3°增加到0.8 EA的33.0°。如此大的八面体倾斜角度足以导致带隙变宽。

晶格扩张与八面体倾斜的竞争：EA+的引入导致晶格扩张，这可以通过图1a中衍射峰向小角度移动以及晶格常数/晶胞体积来证明。晶格扩张是发射波长红移的主要原因。另一方面，随着EA+掺杂比例的增加，八面体倾斜程度增加，八面体倾斜导致发射峰蓝移，与晶格扩张竞争，共同影响发射波长。这种竞争关系为发射波长的调控提供了新途径，尤其是在实现蓝移方面具有重要意义。

XRD精修结论

结构调控：通过XRD精修，明确了EA+掺杂对钙钛矿晶体结构的影响。EA+的引入同时导致晶格扩张和八面体倾斜，这两种效应竞争性地影响发射波长，为发射波长的调控提供了新方法。性能优化：结合XRD精修数据，在适当的EA+掺杂比例下，实现了高达61%的光致发光量子产率，平均光致发光寿命延长至74.74 ns，且辐射与非辐射复合比率达到15.71。最终，实现了最大外量子效率为17.5%的深红色钙钛矿发光二极管，且发射光谱稳定。