本发明涉及钙钛矿材料，更具体地说，本发明涉及一种基于bi单离子及bi/sb、bi/ag双离子掺杂的cs2naincl6钙钛矿材料及其制备方法。
背景技术：
1、随着科技的飞速发展，光电子器件在通讯、显示、能源转换及传感等领域的应用日益广泛，对高性能光电材料的需求也日益迫切；
2、cs2naincl6作为一种新型的无铅双钙钛矿材料，因其优异的结构稳定性和可调谐的光电性能，近年来成为了光电材料研究的热点之一，然而，本征cs2naincl6材料在光电转换效率和光谱响应范围上仍存在一定的局限性，特别是在可见光区域的光吸收和发光效率方面有待进一步提升。
3、为了提高cs2naincl6材料的光电性能，研究者们尝试通过掺杂改性来优化其电子结构和光学性质，掺杂作为一种有效的材料改性手段，可以通过引入外来原子或离子来改变材料的能带结构、载流子浓度及迁移率等关键参数，进而实现对材料光电性能的调控，在众多掺杂元素中，铋(bi)、锑(sb)和银(ag)等因其独特的电子结构和物理化学性质，被认为在提升cs2naincl6材料光电性能方面具有巨大潜力；
4、具体而言，单离子bi掺杂已被证明能够影响cs2naincl6的能带结构和光吸收特性，但其效果往往受限于掺杂浓度和掺杂方式，相比之下，双离子掺杂(如bi/sb和bi/ag)通过引入两种或多种掺杂元素，可以发挥不同离子之间的协同作用，实现更为复杂和高效的电子结构调控，这种调控机制不仅有助于拓宽材料的光谱响应范围，还能显著提升其光电转换效率和发光性能。
5、然而，尽管双离子掺杂在理论上具有诸多优势，但在实际应用中仍面临诸多挑战，例如，如何精确控制掺杂元素的种类、浓度和分布，以实现最佳的光电性能；如何深入理解掺杂元素与基质材料之间的相互作用机制，以指导新材料的开发与设计等。因此，开展系统性的研究以揭示双离子掺杂对cs2naincl6材料结构、电子和光学性质的影响机制，对于推动该材料在光电子器件领域的实际应用具有重要意义。
6、基于上述背景，本发明采用基于密度泛函的第一性原理计算方法，系统地研究了单离子bi掺杂、bi/sb以及bi/ag双离子掺杂对cs2naincl6钙钛矿结构、电子和光学性质的影响。通过深入分析掺杂前后的结构特点、电子性质和光学性质变化，揭示了掺杂元素对材料性能的调控机制，为开发高性能的cs2naincl6基光电子器件提供了理论依据和实验指导。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于bi单离子及bi/sb、bi/ag双离子掺杂的cs2naincl6钙钛矿材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于bi单离子及bi/sb、bi/ag双离子掺杂的cs2naincl6钙钛矿材料，该材料由化学式cs2na(in1-xmx)cl6表示，其中m代表bi、sb或bi与ag的组合，x为掺杂浓度，表示m离子取代in离子的比例，x的取值范围为0<x≤1，且当m为bi与ag的组合时，表示in离子和na离子分别同时被bi离子和ag离子取代。
3、优选地，当m为bi时，随着掺杂浓度x的增加，材料的能带带隙从2.89ev逐渐增大到3.73ev，带隙类型为间接带隙。
4、优选地，当m为bi/sb时，随着掺杂浓度x的增加，材料的能带带隙从2.80ev逐渐增大到3.06ev，带隙类型为间接带隙，形成有利于发光的i型能带排列。
5、优选地，当m为bi/ag时，随着掺杂浓度x的增加，材料的能带带隙从2.4ev逐渐减小到1.99ev，带隙类型为直接带隙。
6、本发明还提供一种制备方法，用于制备上述的基于bi单离子及bi/sb、bi/ag双离子掺杂的cs2naincl6钙钛矿材料，该方法具体包括以下步骤：
7、s1、准备纯度为99.99％的cscl、nacl、incl3、bicl3、sbcl3和agcl作为原料；
8、s2、将各原料按化学计量比分别溶解在适当的溶剂中，形成均匀溶液；
9、s3、根据所需x掺杂类型和浓度，将bicl3、sbcl3和/或agcl溶液按比例加入cscl、nacl、incl3的混合溶液中，充分搅拌混合，搅拌时间为30min；
10、s4、采用溶液冷却结晶法、溶剂蒸发法或热注入法的任意一种方式，在控制温度和搅拌速度的条件下，使混合溶液中的溶质析出，形成掺杂后的cs2na(in1-xmx)cl6晶体；
11、s5、对获得的晶体进行洗涤、干燥和退火处理，以去除杂质并优化晶体结构。
12、优选地，在s3步骤中，通过调整bicl3、sbcl3和/或agcl溶液的加入量，精确控制掺杂浓度x，从而实现对材料能带带隙的调控。
13、优选地，在s2步骤中，溶剂为水，加热温度为45-60℃，搅拌方式采用磁力搅拌器持续搅拌。
14、优选地，在s4步骤中，溶液冷却结晶法是将s3中的混合溶液在低温下使得掺杂后的cs2na(in1-xmx)cl6)的溶解度降低，从而析出晶体；
15、溶剂蒸发法是将s3中的混合溶液在45-60℃的温度下，使溶剂逐渐蒸发，从而使溶液达到过饱和状态，当过饱和溶液中的溶质无法再溶解时，会析出晶体；
16、热注入法是将包含掺杂剂的溶质溶解在80-100℃的高温溶剂中，形成热饱和溶液，在控制温度和搅拌速度的条件下，将热饱和溶液迅速注入到较低温度的溶剂中或冷却介质中，由于温度骤降，溶质的溶解度会迅速降低并析出晶体。
17、优选地，在s5步骤中，洗涤，采用蒸馏水作为洗涤剂，使得蒸馏水浸没晶体表面，重复清洗3次；
18、干燥，采用自然风干或采用烘箱在50℃下将晶体上的水分进行干燥；
19、退火，将晶体置于马弗炉或管式炉退火设备中，在200-400℃和1-1.5h条件下进行退火处理，退火过程中需要注入氩气，避免晶体氧化或分解，退火完成后，应缓慢冷却晶体以避免因温度骤降而产生的热应力对晶体结构造成破坏。
20、本发明的技术效果和优点：
21、1、本发明通过不同方式的掺杂，可以显著调节cs2naincl6钙钛矿的能带带隙，特别是bi/ag双离子共掺杂，随着掺杂浓度的增加，能带带隙逐渐减小至1.99ev，并保持了直接带隙的特点，这使得材料在可见光范围内的光吸收显著增强，同时保持了高效的电子跃迁能力，这种可调谐的能带结构和光学性质为设计具有特定光谱响应的光电子器件提供了重要途径；
22、2、本发明的cs2naincl6钙钛矿材料，无论是单离子bi掺杂还是双离子共掺杂，都促进了电子在材料中的局域化，使得电子相对较多地聚集在一起，增加了它们复合的几率，这种电子局域化效应不仅提高了材料的发光效率，还使得材料在光电转换、发光二极管等应用中展现出更优异的性能，此外，电子局域化还有助于减少非辐射复合过程，进一步提升了材料的光电性能；
23、3、本发明掺杂后的cs2naincl6钙钛矿展现出大的介电常数、对可见光的强吸收以及在一定范围内小的能量损失等特点，这些特性共同作用于材料，使得掺杂后的钙钛矿在电子输运和能量转换过程中具有更高的效率，特别是bi/ag双离子共掺杂时，ε1的显著增大有利于电子跃迁，同时更明显地扩大了可见光范围内的光吸收，此外，在光子能量为0-17.5ev的范围内，三种类型的掺杂均表现出很小的能量损失，这有利于载流子的高效输运和器件的稳定运行，因此，掺杂极大地改善了cs2naincl6无铅钙钛矿的电子性质和光学性质，使其成为光电子器件领域极具潜力的候选材料。
1.一种基于bi单离子及bi/sb、bi/ag双离子掺杂的cs2naincl6钙钛矿材料，其特征在于：该材料由化学式cs2na(in1-xmx)cl6表示，其中m代表bi、sb或bi与ag的组合，x为掺杂浓度，表示m离子取代in离子的比例，x的取值范围为0<x≤1，且当m为bi与ag的组合时，表示in离子和na离子分别同时被bi离子和ag离子取代。
2.根据权利要求1所述的基于bi单离子及bi/sb、bi/ag双离子掺杂的cs2naincl6钙钛矿材料，其特征在于：当m为bi时，随着掺杂浓度x的增加，材料的能带带隙从2.89ev逐渐增大到3.73ev，带隙类型为间接带隙。
3.根据权利要求3所述的基于bi单离子及bi/sb、bi/ag双离子掺杂的cs2naincl6钙钛矿材料，其特征在于：当m为bi/sb时，随着掺杂浓度x的增加，材料的能带带隙从2.80ev逐渐增大到3.06ev，带隙类型为间接带隙，形成有利于发光的i型能带排列。
4.根据权利要求3所述的基于bi单离子及bi/sb、bi/ag双离子掺杂的cs2naincl6钙钛矿材料，其特征在于：当m为bi/ag时，随着掺杂浓度x的增加，材料的能带带隙从2.4ev逐渐减小到1.99ev，带隙类型为直接带隙。
5.一种制备方法，用于制备权利要求4所述的基于bi单离子及bi/sb、bi/ag双离子掺杂的cs2naincl6钙钛矿材料，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种制备方法，其特征在于：在s3步骤中，通过调整bicl3、sbcl3和/或agcl溶液的加入量，精确控制掺杂浓度x，从而实现对材料能带带隙的调控。
7.根据权利要求5所述的一种制备方法，其特征在于：在s2步骤中，溶剂为水，加热温度为45-60℃，搅拌方式采用磁力搅拌器持续搅拌。
8.根据权利要求5所述的一种制备方法，其特征在于：在s4步骤中，溶液冷却结晶法是将s3中的混合溶液在低温下使得掺杂后的cs2na(in1-xmx)cl6)的溶解度降低，从而析出晶体；
9.根据权利要求5所述的一种制备方法，其特征在于：在s5步骤中，洗涤，采用蒸馏水作为洗涤剂，使得蒸馏水浸没晶体表面，重复清洗3次；
