Theoretical study on hot-carrier generation, transport and injection in TiN/TiO$_2$ junction
该研究通过第一性原理计算和蒙特卡洛模拟，预测TiN作为等离子体材料在热载流子产生、输运和注入方面优于Au，并指出TiN/TiO2结具有高注入效率，为热载流子器件发展提供理论指导。
2021-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Bipolar charge-carrier injection in semiconductor/insulator/conductor heterostructures: self-consistent consideration
建立了半导体/绝缘体/导体系统中双极载流子注入和输运过程的自洽模型，该模型在描述注入过程时考虑了空间电荷效应。注入的电荷载流子的量强烈地由接触处出现的能量势垒决定，但同时由注入的电荷载流子产生的静电势修改该注入势垒本身的高度。在我们的模型中，通过假设整个系统的电位移和电化学电势的连续性来获得自洽性。系统的成分被适当地考虑到通过它们各自的态密度分布。从我们的模型产生的后果进行了讨论的基础上的氧化铟锡/有机半导体/导体结构。计算了通过电极和有机层的载流子和电场的分布。的复合和电流-电压特性进行了分析，不同的注入势垒的高度和不同的复合率值，并与测得的电流-电压依赖性的氧化铟锡/聚（苯撑乙烯）/钙结构进行比较。不同注入势垒和复合率的复合效率的电压依赖性揭示了器件性能的最佳条件。
2008-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Spin Injection in Graphene via Dynamical Carrier Filtering at Transition Metal Dichalcogenide Interfaces
Kansai Institute for Photon Science, National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（光子科学关西研究所，量子科学技术研究开发机构）；Department of Nuclear Engineering and Management, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学大学院工学系研究科核工程与管理学专业）
研究通过时域密度泛函理论分析了在圆极化激光照射下WSe₂-石墨烯异质双层中超快自旋注入机制，发现自旋注入并非被动过程，而是由界面的自旋选择性载流子过滤驱动，导致石墨烯中净自旋磁化。
2025-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Self-consistent analytical solution of a problem of charge-carrier injection at a conductor/insulator interface
我们提出了一个封闭的描述载流子注入过程从导体到绝缘体。常见的注入模型是基于单电子描述的，特别是一旦注入的电荷载流子的量很大，就会出现问题。因此，我们开发了一个模型，它将空间电荷效应的注入过程的描述。这项任务的挑战是自我一致性的问题。每单位时间注入的电荷载流子的量强烈地取决于在接触处出现的能量势垒，而同时由注入的载流子产生的静电势修改该注入势垒本身的高度。在我们的模型中，通过假设整个导体/绝缘体系统的电位移和电化学电势连续，获得了自洽性。导体和绝缘体通过它们各自的态密度分布被适当地考虑。以封闭的解析形式获得了电场分布，由此产生的电流-电压特性表明该理论涵盖了注入限制和体限制的载流子传输。给出了这些极限的解析近似，揭示了负责特定电流-电压行为的物理机制。此外，该模型表现出两种极限情况之间的交叉，并确定各自的近似的有效性。结果从我们的完全可解模型的基础上，一个简化的铟锡氧化物/有机半导体系统进行了讨论。
2007-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Self-aligned carbon nanotube transistors with charge transfer doping
这封信报道了一种电荷转移p型掺杂方案，该方案利用单电子氧化分子获得稳定的具有自对准栅极结构的单极碳纳米管晶体管。该掺杂方案允许改善载流子注入、调谐阈值电压Vth、以及增强导通和截止晶体管状态下的器件性能。具体地，纳米管晶体管从双极转换为单极，器件驱动电流增加2-3个数量级，器件截止电流被抑制，并且获得六个数量级的优异的Ion/Ioff比。通过电荷转移的金属纳米管接触改性所发挥的重要作用被证明。
2005-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Contactless determination and parametrization of charge carrier mobility in silicon as a function of injection level and temperature using time-resolved THz spectroscopy
在这里，我们分析了在非接触的方式载流子迁移率作为注入水平和温度的函数在硅中的时间分辨太赫兹光谱（TRTS）和参数化我们的数据由经典的半经验模型的Klaassen和Dorkel & Leturcq。我们的实验结果与Krausse和Dännhauser采用基于接触的方法分析这种现象的开创性工作非常一致。这种协议，验证我们的方法，只能通过考虑载流子扩散效应后，上述带隙近表面泵浦光激发的样品。从我们的结果，在大范围的注射水平，我们得出结论，Klaassen模型是最好的描述在室温下收集的数据。此外，我们还利用TRTS分析了在一定注入水平下，载流子迁移率随温度的变化关系。同样，由Klaassen的经典模型所做的参数化适当地描述了我们的数据，即使没有应用任何拟合参数的必要性（仅以载流子密度作为输入）。在这方面，我们的工作支持Klaassen提出的模型和参数化的有效性，也说明了如何TRTS可以可靠地用于定量测定半导体中的迁移率作为注入水平和温度等关键参数的函数。
2023-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Polarity control of carrier injection at ferroelectric/metal interfaces for electrically switchable diode and photovoltaic effects
研究了Pt/BiFeO3/SrRuO3薄膜电容器的开关铁电二极管效应及其物理机制。我们的电测量结果支持，附近的Pt/BiFeO3界面生长的样品，有缺陷的层（可能是一个富氧空位层）成为形成和干扰载流子注入。因此，我们使用了一个电气培训过程，以获得铁电控制的二极管极性，通过改变极化方向，使用外部偏置，我们可以切换正向和反向二极管之间的传输特性。我们的系统的特点是与一个矩形的极化磁滞回线，我们证实了二极管的极性切换发生在铁电矫顽电压。此外，我们观察到的二极管的极性和相关的光伏响应依赖于铁电畴配置的同时切换。我们的详细研究表明，极化电荷可以影响铁电/金属界面处的肖特基势垒，导致界面载流子注入的调制。极化调制载流子注入的量可以影响空间电荷限制的体电流-电压（J-V）行为从欧姆（即，J~V）到非线性（即，J~V ^n，其中n为\geq 2）。体导电和极化调制载流子注入的这种组合解释了铁电电容器中可开关二极管效应的详细物理机制。
2011-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Measuring Minority Carrier Diffusion Length Using High-Injection Scanning Photocurrent Microscopy
针对SPCM难以研究轻掺杂/本征半导体且需低光注入、肖特基接触的问题，本研究通过有限元模拟提出高注入下测量少数载流子扩散长度的方法，拓展了SPCM的适用范围与实验灵活性。
2024-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Ambipolar charge injection and transport in a single pentacene monolayer island
电子和空穴被局部注入到并五苯单分子层中。用电子力显微镜测量了注入载流子的二维分布和浓度。在结晶单层岛中，两种载流子在整个岛上离域。在无序单层上，载流子停留在它们的注入点。这些结果提供了深入了解的电子特性，在纳米尺度上，有机单分子膜的有机晶体管和分子器件的性能。
2004-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Two-photon Indirect Optical Injection and Two-color Coherent Control in Bulk Silicon
利用体硅中电子态的经验赝势描述和声子态的绝热键荷模型，我们从理论上研究了载流子和自旋的双光子间接光注入以及注入载流子和自旋运动的双色相干控制。对于双光子间接载流子和自旋注入，我们确定了在4K和300 K下带边跃迁的选择规则、各导带谷的注入以及各声子支的注入.在4 K时，低光子能量下，注入过程主要是TA声子辅助的跃迁，而高光子能量下则是TO声子辅助的跃迁。在300 K时，前者在所有感兴趣的光子能量处占主导地位。载流子注入表现出相对于光传播方向的各向异性和线圆二色性。对于沿$<001>$方向传播的光，载流子注入表现出谷各向异性，并且注入到$Z$导带谷中的载流子大于注入到$X/Y$谷中的载流子。对于沿$<001>$（$<111>$）方向传播的$σ^-$光，自旋极化度在4 K和300 K分别给出了约20%（6%）和-10%（20%）的最大值，并且在两个温度下由于不同声子分支的贡献，在注入边缘附近显示出丰富的结构。对于由一个基频及其二次谐波组成的入射光场的双色相干电流注入，计算了4 K和300 K下电子（空穴）电荷和自旋电流的响应张量。我们展示了三种不同极化情况下的电流控制。最大群速度的光谱依赖性表明，在光子能量的增加下，电荷电流的方向反转。
2011-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Tuning from unipolar (p-type or n-type) to ambipolar charge transport efficiency in bowl-shaped perylene-derivatives: a DFT study
通过在二环戊二烯并[1，2]芘（DCPP）的邻位进行茚并取代，并适当引入氮、氟和酰亚胺基团，从理论上构建了一系列碗状DCPP衍生物，以增强材料的电子输运行为。为了进一步确保这些有机化合物的溶解性和稳定性，我们在设计的结构中引入了三乙基甲硅烷基乙炔基（TES）基团。芳香度、电子结构、分子堆积方式、分子间电荷耦合和电荷转移速率等因素是决定电荷传输能力的重要因素。一些DCPP的低LUMO能级（< -4.0 eV）和高电子亲和力（> 3.0 eV）确保了从金属电极的有效电子注入。这些分子排列在碗中碗柱状填料，这是适合于促进分子间的电荷在晶体中的传输。结果表明，DCPP-9具有较强的空穴输运（μh = 6.296 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1）），DCPP-TES-6具有较强的电子输运（μe = 0.142 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1）），DCPP-12和DCPP-TES-12具有较强的双极性。DCPP衍生物在紫外-可见光区也是光学活性的，这从TD-DFT分析中得到证实。受其非中心对称分子几何结构和光学活性的启发，我们还研究了它们的非线性光学（NLO）响应，这可能为它们在光子学和光电子学中的应用铺平道路。
2021-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of the electronic and lattice structure with carrier injection in BiFeO$_3$
本文采用密度泛函方法研究了BiFeO $_3$中电子和空穴注入后的电子结构和晶格结构的演化。首先，研究了电子和空穴的自陷。我们发现由于局域晶格膨胀、Fe $3d$电子的就地库仑相互作用以及BiFeO $_3$中的反铁磁有序，注入的电子倾向于局域在Fe位上.如果O-$2p$的在位库仑相互作用较弱（换句话说，$U_\mathrm{O}$较小），则注入的空穴倾向于离域。单中心极化子和多中心极化子分别与大和中等$U_\mathrm{O}$形成。使用中间体$U_\mathrm{O}$，可以形成多中心极化子。我们还研究了晶格畸变与载流子注入通过假设这些载流子的离域。发现BiFeO $_3$的铁电偏心随电子注入浓度的增加而增加，随空穴注入浓度的增加而减小。研究还发现，在空穴浓度超过8.7 $\times10^{19} cm^{-3}$时，发生了从$R3c$到非铁电$Pbnm$的结构相变。偏心的变化主要是由于晶格体积的变化。对载流子局域化机制的理解有助于优化铁电二极管和铁电光伏器件的功能，而对载流子在BiFeO $_3$中的晶格演化的理解有助于通过载流子来调节铁电性能。
2016-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Charge carrier induced barrier height reduction at organic heterojunctions
为了提供有机异质结器件在各种温度下在宽范围的电场上的电流密度电压（J-V）特性的精确理论描述，提出了载流子在异质结处的积累将导致跨异质结的势垒高度的降低。采用两种常见的空穴传输材料4，4，4-三（N-3-甲基苯基-N-苯基-氨基）三苯胺（MTDATA）和N，N-二苯基-N，N-双（1-萘基）（1，1-联苯基）-4，4-二胺（NPB）制备了单极异质结器件。结果表明，J-V特性对外加偏压有很强的依赖性。采用改进的注入模型对异质结器件的J-V特性进行了模拟，模拟结果与实验数据吻合良好。
2008-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Probing energy barriers and quantum confined states of buried semiconductor heterostructures with ballistic carrier injection: An experimental study
一个三端光谱，探测两个亚表面的能垒和带间的光学跃迁在半导体异质结构的演示。研究了一种以InAs/GaAs量子点为集电极的单极性p型半导体金属基区晶体管。利用少/多载流子注入、弹道电子发射谱和热载流子散射谱分别测量了Al_xGa_（1-x）As埋层导带和价带的势垒高度，从而确定了Al_（0.4）Ga_（0.6）As的带隙为2.037 ± 0.009 eV（9 K）。在正向集电极偏压下，注入具有亚带隙动能的少数载流子引起带间电致发光。三个发射峰从InAs量子点，InAs润湿层，和GaAs观察一致的少数载流子注入。
2007-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A new method for measuring excess carrier lifetime in bulk silicon: Photoexcited muon spin spectroscopy
我们用光激发μ子自旋谱测量了硅中光注入的过剩载流子寿命。正μ子深深地植入晶片中可以与过量载流子相互作用，并直接探测体载流子寿命，同时最大限度地减少表面复合的影响。该方法是基于μ子自旋不对称性的弛豫速率，这取决于过剩载流子浓度。通过模拟光照下硅中的四态μ介子模型，了解了其微观机制。我们将该技术应用于不同的注入水平和温度，并证明其注入和温度依赖的寿命光谱的能力。
2017-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization dynamics in skyrmions due to high-speed carrier injections from Dirac half-metals
本研究通过修正的LLG方程，利用狄拉克半金属注入自旋极化电子产生力矩，实现斯格明子拓扑态的动态调控，从而进行按位数据写入与擦除，为可扩展的斯格明子存储提供新方案。
2024-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Electric Field-Dependent Charge-Carrier Velocity in Semiconducting Carbon Nanotubes
研究了高偏压下具有肖特基势垒接触的半导体单壁纳米管（SWNTs）中的电荷输运。我们观察到几乎对称的双极传输与电子和空穴电流显着超过25微安，在金属单壁碳纳米管由于光学声子发射报告的电流极限。在单极状态下，研究了四种简单的场相关速度模型（弹道、电流饱和、速度饱和和恒定迁移率）;饱和速度为2 x 10^7 cm/s的速度饱和模型可以最好地解释高偏压行为。
2005-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient Electrical Spin Injection from a Magnetic Metal / Tunnel Barrier Contact into a Semiconductor
我们报道了从铁磁金属接触到半导体发光二极管结构的电自旋注入，注入效率为30%，持续到室温。在Fe/AlGaAs界面处形成的肖特基势垒为反向偏压下的自旋极化电子的注入提供了天然的隧道势垒。这些载流子辐射复合，发射圆偏振光，并且与光学和载流子自旋偏振相关的量子选择规则提供了注入效率的定量的、与模型无关的测量。这表明，自旋注入接触可以使用广泛采用的接触方法形成，为自旋输运集成到半导体加工技术中提供了一个现成的途径。
2002-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Free and Trapped Injected Carriers in C60 Crystals
我们报告的电导从两个接触载流子注入C60单晶。在非线性区域，电流和电压服从幂律I V^m，其中m在室温下可高达10。这种非线性行为-电阻降低了6个数量级而不饱和-是有机系统中报道的最高的，并且可以通过将自由载流子注入陷阱填充区域来解释。我们发现，H2退火抑制浅陷阱，增强非线性。两种限制类型的温度依赖性的非线性电阻观察-降低和增加电阻的取向有序温度。一个简单的模型，将深陷阱，以了解这种行为和可能的场效应晶体管行动的影响，这个模型进行了讨论。
2002-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Non-local opto-electrical spin injection and detection in germanium at room temperature
非局域载波注入/检测方案是集成系统中信息处理的基础。该范例包括用外部信号控制沟道，其中载流子在“源极”和良好分离的“漏极”之间流动。下一代电子器件可能会在载流子的自旋而不是电荷上工作，锗似乎是开发这种平台的最佳宿主材料，因为它与主流硅技术兼容，并且在室温下具有较长的电子自旋寿命。此外，直接和间接带隙之间的能量接近允许在电信窗口内进行光学自旋注入和检测。在这封信中，我们证明了注入纯自旋电流（\textit{i.e.}没有相关的电荷的运输）在锗，结合非本地自旋检测块在室温下。自旋注入通过磁性隧道结（MTJ）以电学方式或光学方式执行，利用光刻纳米结构的能力来操纵半导体中的圆偏振光的分布。纯自旋电流检测是使用MTJ或跨铂条的逆自旋霍尔效应（ISHE）来实现的。这些结果拓宽了可用于实现光自旋电子器件的工具的调色板。
2016-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Carrier Injection and Scattering in Atomically Thin Chalcogenides
原子薄的二维硫族化合物，如MoS 2单层是结构上理想的通道材料，用于最终的原子电子学。然而，在这些半导体材料中显示出电性能的严重厚度依赖性，并且器件性能通常劣化，同时与相应的块体相比表现出低载流子迁移率，这构成了在电子学中应用的主要障碍。在这篇简短的评论中，我们总结了我们最近的工作电极/通道接触和载流子散射机制，以解决这种不利的厚度依赖性的起源。此外，由于量子限制引起的带隙扩展，在薄沟道中的电极/沟道接触区域处的肖特基势垒高度增加，这阻碍了载流子注入并降低了器件性能。由于界面杂质和沟道载流子之间的相互作用距离减小，内部薄沟道往往会受到增强的库仑杂质散射的影响。这两个因素是负责的不利依赖的载流子迁移率的沟道厚度在二维半导体。
2015-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ambipolar charge carrier transport in mixed organic layers of phthalocyanine and fullerene
铜酞菁（p-导电）和富勒烯（n-导电）的混合层用于制造有机场效应晶体管（OFFERT）和逆变器。关于这些供体-受体共混物的电特性，它们显示双极载流子传输，而仅由一种材料制成的器件显示单极行为。这样的混合膜是用于双极传输的模型系统，其具有可调节的电子和空穴的场效应迁移率。通过改变混合比，可以平衡两种电荷载流子类型的传输。在本文中，我们讨论了迁移率和阈值电压的变化与混合比，并展示了双极性逆变器作为一个领先的应用。所获得的结果进行了分析，通过模拟使用的双极晶体管的分析模型，并随后比较互补逆变器。
2006-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fermi surface anisotropy in plasmonic metals increases the potential for efficient hot carrier extraction
实现用于能量转换和光电探测的等离子体热载流子收集的潜力需要新材料，其解决了在金属内的能量弛豫之前提取载流子的瓶颈。利用光学响应和载流子输运性质的第一性原理计算，我们表明，费米速度主要限制在一个或两个方向的定向导体的有效的热载流子收获提出了显着的优势。我们表明，薄膜状导体，PtCoO $_2$和Cr $_2$ AlC的光学响应，类似于二维金属，而线状导体，CoSn和YCo $_3$ B $_2$，类似于一维金属，这可以导致高模式限制和有效的光收集在小尺寸，同时仍然与三维材料具有高载流子密度。在这些材料中，特别是在PtCoO $_2$和CoSn中，载流子寿命和传输距离与贵金属竞争。最重要的是，我们预测，由于平行于金属表面的载流子速度的小分量，从所有这些材料到半导体的载流子注入效率可以超过10%，大大提高了从贵金属到半导体的典型的小于0.1%的注入效率。
2022-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Spin diffusion and injection in semiconductor structures: Electric field effects
在半导体自旋电子器件中，半导体通常是轻掺杂和非简并的，并且适度的电场可以支配载流子运动。最近，我们推导出一个漂移扩散方程的自旋极化的半导体一贯考虑电场效应和非简并电子统计，并确定了一个高场扩散制度，没有类似的金属。本文将此自旋漂移扩散方程应用于几种典型的注入结构，如铁磁/NS、铁磁/NS/铁磁和铁磁/NS/NS结构，研究了铁磁到半导体的自旋注入。我们发现，在高场制度的自旋注入从铁磁体到半导体增强了几个数量级。对于具有界面势垒的注入结构，电场进一步显著增强自旋注入。在FM/NS/FM结构中，高电场破坏了低场下两个磁体之间的对称性，其中两个磁体对于自旋注入同等重要，并且自旋注入变得由载流子从其流入半导体的磁体局部确定。场致自旋注入增强还应当对FM界面处的高掺杂半导体（NS $^+$）的存在不敏感，因此FM/NS $^+$ /NS结构还应当在高场下表现出有效的自旋注入。此外，高场大大降低了在最近的磁性半导体自旋注入实验中观察到的磁阻。
2002-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Contact Dependence of Carrier Injection in Carbon Nanotubes: An Ab Initio Study
我们结合从头算密度泛函理论与运输计算提供了一个微观的基础区分良好和不良的金属接触纳米管。比较Ti和Pd作为不同的接触金属的例子，我们追溯到Pd的金属纳米管杂化的性质所观察到的优越性。基于大规模的Landauer输运计算，我们建议，“最佳”的金属纳米管的接触结合了一个弱的杂交与金属和纳米管之间的大接触长度。
2006-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of optical spin orientation in silicon
我们从理论上研究了体硅中载流子和自旋的间接光注入，采用电子态的经验赝势描述和声子态的绝热键荷模型。我们确定的选择规则，每个声子分支和每个价带的每个导带谷的载流子和自旋注入的贡献，以及这些过程的温度依赖性。由于大的联合态密度，从重空穴带到最低导带的跃迁主导了注入。当入射光沿$[00\bar{1}]$方向传播时，注入电子的注入速率和自旋极化度表现出强烈的谷各向异性。自旋极化的最大程度是在注入边缘的值在低温下为25%，在高温下为15%。
2011-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Photoinduced Charge Carriers in Metal-Halide Perovskites
本研究通过TRMCD测量与分析，揭示CsPbBr_3中陷阱捕获主导导致超长载流子寿命，并探讨其在光伏限制及多种替代应用中的潜力。
2024-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Transport in Two-Dimensional WS$_2$ with High-Efficiency Carrier Injection Through Indium Alloy Contacts
二维过渡金属二硫属化合物（TMDCs）具有光电子和量子化学等方面的重要应用。器件的关键元件是金属-半导体界面。然而，高接触电阻阻碍了进展。量子输运研究很少，因为低质量的接触在低温下很难处理。在这里，依赖于温度的转移长度测量进行化学气相沉积生长的单层和双层WS $_2$设备与铟合金接触。该器件具有低接触电阻和肖特基势垒高度（\sim 10 k $Ω$ \si{\micro\metre}在3 K和1.7毫电子伏）。有效的载流子注入能够实现高载流子迁移率（$\sim$ 190 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$）和共振隧穿的观察。密度泛函理论计算提供了深入了解量子输运和性能的WS $_2$铟接口。我们的研究结果揭示了使用铟合金触点的高性能WS $_2$器件的显著进步。
2021-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current injection by coherent one- and two-photon excitation in graphene and its bilayer
单层和双层石墨烯中的光注入载流子分布的相干控制允许电流的注入。使用紧束缚模型和费米黄金法则，我们推导出的载流子和光电流密度通过干涉的量子振幅的双光子吸收在一个基频，$ω$，和单光子吸收在第二谐波，$2ω$。在共圆和线性极化下注入强电流。相反，相反的圆极化不产生净电流。对于单层石墨烯，电流的大小不受线性偏振轴旋转的影响，与双层和传统半导体相反。光电流对线性偏振轴的依赖性是AB堆叠的多层石墨烯中层间耦合的清晰且可测量的特征。我们还发现单层和双层石墨烯在双光子吸收中表现出强烈的，明显的线性-圆二色性。
2011-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Spin injection and detection by resonant tunneling structure
本文提出了非中心对称半导体化合物共振隧穿二极管（RTD）中自旋相关电子传输的理论。已经表明RTD可以用于自旋极化载流子的注入和检测：（i）界面平面中的电流流动导致传输载流子的自旋极化，（ii）自旋极化载流子通过RTD的传输伴随着面内电流的产生。这种效应的微观根源是自旋-轨道耦合引起的共振能级分裂。
2004-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sub-ps thermionic electron injection effects on exciton-formation dynamics at a van der Waals semiconductor/metal interface
无机范德华键合半导体如过渡金属二硫属化物由于其电子和光学性质而成为研究热点，这些性质有望用于下一代光电子器件。在这种情况下，理解超快载流子动力学以及金属和半导体之间界面处的电荷和能量转移是至关重要的，但尚未探索。在这里，我们提出了一个实验研究如何热诱导的超快载流子注入影响激子形成动力学在体WS 2通过采用泵推探测计划，其中一个泵脉冲诱导电子从金衬底到半导体的导带的电子注入，和另一个延迟的推脉冲激发直接跃迁的WS 2。通过改变抽运脉冲和推运脉冲之间的延迟或改变抽运能量密度，瞬态响应在亚ps时间尺度上表现出不同的动力学特性，揭示了超快热电子注入对激子形成动力学的重要作用。我们的研究结果可能对光子学和电子学边界的超快光学集成以及光学驱动的CMOS和量子技术的研究领域产生潜在影响。
2022-02-09 cond-mat.mtrl-sci
The Shockley-type boundary conditions for semiconductor p-n junctions at medium and high injection levels
本文用经典的Shockley边界条件来确定半导体pn结空间电荷区边缘的少数载流子浓度。它们通常用于计算pn结的电流/电压特性。这项工作表明，他们是有效的，只有在低注入电流水平。这些边界条件的新的解析表达式，获得了中等和高注入水平。这些表达式通过计算在高电流水平下工作的pn结的电流/电压特性进行了验证。
2007-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the injection-dependent emission blueshift and linewidth broadening of III-nitride light-emitting diodes
本研究通过第一性原理多尺度建模，揭示了III族氮化物LED依赖注入的发射蓝移与线宽展宽的起源，阐明了载流子动力学与光谱特性的关联，并提出了优化设计方向以改善色纯度。
2022-11-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Nature of carrier injection in metal/2D semiconductor interface and its implications to the limits of contact resistance
过渡金属二硫属化合物（TMDC）单层膜具有优异的电学和光学性质。然而，这些二维（2D）器件的性能往往受到金属接触界面提供的大电阻的限制。到目前为止，从金属到2D TMDC层的载流子注入机制仍然不清楚，肖特基势垒高度（SBH）和接触电阻（Rc）的报道差异很大，特别是在单层极限下。在本工作中，我们采用理论和实验相结合的方法，在Au和Ni接触的单层MoS_2器件中得出以下结论：（i）载流子通过两个势垒的级联注入源极接触-势垒高度由金属和TMDC层之间的相互作用程度决定;（ii）由于注入势垒的多维性，传统的Richardson方程变得无效，利用Bardeen-Tersoff理论，我们导出了描述这种复合势垒的Richardson方程的适当形式;（iii）我们提出了一种新的传输长度法（TLM）的SBH提取方法，可靠地提取SBH通过消除任何混杂效应的温度依赖性的沟道电阻变化;（iv）我们推导出的兰道极限的接触电阻在这样的设备中实现。将极限与实验获得的接触电阻进行比较，发现技术改进的空间很大。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic emission spectroscopy and imaging of a buried metal-organic interface
用弹道电子发射显微镜（BEEM）研究了银-对苯撑（Ag-PPP）界面。观察到多个注入势垒和载流子注入在纳米尺度上的空间不均匀性。没有发现独特的注入势垒，并讨论了这些特征的物理原因。BEEM电流图像和银膜的表面形貌是不相关的。
2005-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of Carrier Accumulation in Active Region by Energy Loss Mechanisms in InGaN Light-Emitting Diodes
载流子的复合和输运过程是影响InGaN/GAN多量子阱发光二极管（LED）效率下降和正向电压等光电性能的关键因素。在这项工作中，我们调查的主要载流子输运和复合过程的内部和外部的MQW区域作为注入电流的函数从一个新的角度来看，通过单独检查载流子的能量损失。测量结果的分析表明，载流子积累和随后的溢出从MQW有源区的包层是最可能的机制，解释效率和正向电压随注入电流的变化。
2017-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum Interference Control of Carriers and Currents in Zincblende Semiconductors based on Nonlinear Absorption Processes
光吸收过程之间的量子干涉可以激发出在布里渊区具有偏振分布的载流子，这取决于入射光场的性质。载流子的偏振分布引入了可以由入射光场的相位和偏振控制的电流。本文研究了AlGaAs中二光子和三光子吸收过程的量子干涉。我们提出了理论预测的载波和电流注入率考虑不同的频率，相位和偏振的入射场。我们还讨论了仅涉及非线性光学过程导致的重要特征，例如导致布里渊区中载流子的更尖锐分布。
2019-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Spin injection and detection in lanthanum- and niobium-doped SrTiO3 using the Hanle technique
半导体中自旋极化载流子的注入和探测是研究新型自旋电子器件的重要课题。在这里，我们报告的电注入和检测自旋极化载流子到铌掺杂钛酸锶（STO）单晶和La掺杂STO外延薄膜使用MgO隧道势垒和三端Hanle技术。自旋寿命高达~100 ps的测量在室温下和变化不大，因为温度降低到低温。然而，STO的迁移率具有很强的温度依赖性。这种行为和自旋寿命的载流子掺杂依赖性表明，自旋寿命是有限的自旋相关的散射在MgO/STO界面，可能与掺杂诱导的Ti 3+的形成。我们的研究结果揭示了一个严重的局限性的三端Hanle技术测量自旋寿命内的主题材料的内部。
2013-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced charge injection from shallow point defects in diamond into water
本研究利用含浅层氮-空位中心的金刚石表面，实现了可见光至594纳米波长范围内的光致电流产生，揭示了NV中心主导载流子注入，为金刚石-液体界面的光化学与自旋应用提供新途径。
2024-07-21 cond-mat.mtrl-sci
The Effects of Interfacial Recombination and Injection Barrier on the Electrical Characteristics of Perovskite Solar Cells
钙钛矿太阳能电池（PSCs）中的载流子复合对电池的开路电压、短路电流、填充因子以及最终的功率转换效率等电性能有着深刻的影响。本文采用漂移扩散模型，从理论上研究了注入势垒、复合通道、载流子输运层掺杂特性和光强对PSC性能的影响。结果表明，由于钙钛矿和载流子传输层界面处的注入势垒，累积的载流子改变了整个PSC的电场分布。因此，在特定的外加电压下产生零电场，大大增加了界面复合，导致电流密度-电压（J-V）曲线的局部扭结。这一工作为有针对性地降低注入势垒和界面复合提供了一种提高PSC效率的有效策略。
2018-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Linearly-polarized few-cycle pulses drive carrier envelope phase-sensitive coherent magnetization injection
本文从理论上证明线偏振少周期脉冲可通过时间反演对称性破缺实现载波包络相位敏感的相干磁化注入，并揭示该效应在无CEP稳定条件下仍可观测，为超快磁调控提供新途径。
2025-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Coherent control of current injection in zigzag graphene nanoribbons
我们提出了费米的黄金法则计算的光学载流子注入和电流注入的锯齿形几何形状的石墨烯纳米带的相干控制，使用包络函数的方法。该系统具有强局域态（平带），在低光子能量下具有大的联合态密度;对于宽度超过几十纳米的带，该系统还具有大量的（非平）态，其最大值和最小值接近费米能级。因此，即使掺杂量很小，这些局域态的占据也可以显著改变。在这项工作中，我们计算了在不同的化学势相干控制的相关量，显示了该系统的边缘状态的占领的敏感性。我们考虑相干控制方案所产生的单光子吸收在$2\hbarω$与双光子吸收在$\hbarω$的干扰，和那些所产生的单光子吸收在$\hbarω$的干扰与受激电子拉曼散射（虚拟吸收在$2\hbarω$其次是发射在$\hbarω$）。虽然在大光子能量下，这些过程遵循与2D石墨烯类似的能量依赖性，但锯齿形纳米带在低光子能量下表现出更丰富的结构，这是由联合态密度的发散和共振吸收过程引起的，这可以通过掺杂进行强烈修改。作为注入的载流子电流的品质因数，我们计算得到的群速度。最后，我们提供了我们的模型的有效性限度的估计。
2017-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Chiral Domain Wall Injector Driven by Spin-orbit Torques
在磁畴中编码信息的存储器和逻辑器件依赖于畴壁的受控注入来达到其全部潜力。在这项工作中，我们利用的手性耦合诱导的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的Pt/Co/AlO \textsubscript{x}三层的面内和面外磁化区域与电流驱动的自旋轨道转矩相结合，以控制注入到磁导管的畴壁。我们表明，电流诱导的域成核强烈抑制的手性耦合稳定的磁性配置和促进那些具有相反的手性。这些配置允许使用$4\times$ \SI{e11}{A m^{-2}}量级的电流密度进行有效的畴壁注入，其低于在其它注入方案中使用的电流密度。此外，通过设置使用外部场的面内磁化的方向，我们演示了使用手性畴壁注入器来创建由单极电流脉冲的稳定流驱动的跑道结构中的交替畴的受控序列。
2020-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field induced charge injection or exhaustion in organic thin film transistor
有机半导体的电导率是在不同的栅极电压下，以薄膜厚度的函数{ \it in-situ}和底部接触配置连续测量的。耗尽层厚度可以直接确定为电流开始流动的阈值厚度的偏移。{ \it in-situ}和连续测量还可以定性地确定累积层厚度以及注入载流子的分布函数。累积层厚度是几个单层，并且它不取决于栅极电压，而是取决于化学物种。
2004-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Reversible Switching of Charge Injection Barriers at Metal/Organic-Semiconductor Contacts Modified with Structurally Disordered Molecular Monolayers
金属/半导体界面通过电荷注入势垒的形成来控制半导体器件的操作，电荷注入势垒可以通过调节金属功函数来控制。然而，控制能力通常限于静态。我们表明，可以赋予一个动态的性质，使用电极表面改性与结构无序的分子单层的接口。界面处的势垒高度通过外部电场以可逆的方式显著改变。结果，观察到通过界面的载流子输运性质的急剧变化，例如金属/有机半导体/金属二极管的可逆极性反转。
2014-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Charge Carrier Mobility on the Performance of Organic Solar Cells
基于供体-受体共混物的有机太阳能电池的功率转换效率由极化子对解离和双分子极化子复合的相互作用决定。这两个过程都强烈依赖于载流子的迁移率，解离随着更快的电荷传输而增加，同时提高了复合损失。使用宏观有效介质模拟，我们计算了最佳的载流子迁移率的最高功率转换效率，第一次占注入势垒和减少Langevin型复合。载流子迁移率从现有技术聚合物：富勒烯太阳能电池的$10^{-8}$ m $^2$ /Vs提高到产生最大效率的约$10^{-6}$ m $^2$ /Vs，对应于给定参数组仅约20%的提高。
2008-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Relation of open circuit voltage to charge carrier density in organic bulk heterojunction solar cells
通过对P3 HT：PCBM和P3 HT：bisPCBM太阳能电池的电流-电压和电荷提取测量，测量了开路电压Voc和相应的载流子密度与温度和光照强度的依赖性。在较低的温度下，观察到饱和的Voc，这可以通过接触处的能量势垒（金属-绝缘体-金属模型）来解释。这种注入势垒也可以影响室温下的Voc，并限制工作太阳能电池的性能，这是通过对温度依赖性IV特性的宏观器件模拟来保证的。然而，在大多数条件下-室温和低势垒- Voc由有效带隙给出。
2011-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Direct Measurement of Auger Electrons Emitted from a Semiconductor Light-Emitting Diode under Electrical Injection: Identification of the Dominant Mechanism for Efficiency Droop
本文报道了用电子发射光谱法在电注入下从掺杂的InGaN/GAN发光二极管（LED）中清晰地探测到俄歇电子。测量电子发射光谱作为注入器件的电流的函数。与观察到的电致发光效率下降同时出现的高能电子峰表明，通过俄歇过程在有源区（InGaN量子阱）中产生热载流子。在高能量发射的电子电流和“下垂电流”-用于光发射的注入电流的缺失分量之间测量线性相关性。我们认为GAN LED中的下垂现象源于俄歇过程的激发。
2013-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Charge-carrier lifetime measurements in early-stage photovoltaic materials: intuition, uncertainties, and opportunities
由于缺陷的普遍存在和关于材料特性的有限信息，许多早期薄膜光伏材料中的载流子寿命的测量可能是困难的。在这个角度来看，我们给出了一个简短的概述，用于测量寿命的典型技术，并讨论了从这些技术估计寿命所涉及的直觉，专注于时间分辨的光致发光作为一个例子。然后，我们深入研究分析寿命测量所涉及的基本假设和不确定性。最后，我们概述了利用两种新兴的技术来解耦不同的复合机制：双光子光谱，我们证明了BiI 3薄膜，和温度和注入依赖的电流-电压测量寿命测量的精度提高的机会。
2018-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Electron and Hole Injection via Charge Transfer at the Topological-Insulator $Bi_{2-x}Sb_xTe_{3-y}Se_y$/Organic-Molecule Interface
作为一种控制拓扑绝缘体（TI’s）载流子输运的方法，描述了通过使用有机分子的表面改性来灵活调节三维TI’s的表面态（SS’s）上的载流子数。本研究提出的TI的载流子调谐及其类型转换的原理是基于空穴或电子在TI/有机分子界面的电荷转移。采用2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基对苯二酚二甲烷（F_4-TCNQ）作为电子受体或四氰基对苯二酚二甲烷（TCNQ）作为电子供体制备了n-和p-Bi_（2-x）Sb_xTe_（3-y）Sey（BSTS）单晶，成功地实现了载流子从n到p的转换，并证明了这种转换的反向模式取决于分子的电子亲合势.本方法提供了一种非破坏性的和有效的方法，在TI的载流子密度的局部调谐，并在未来的应用是有用的。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Injection-Limited and Space-Charge-Limited Conduction in Wide Bandgap Semiconductors with Velocity Saturation Effect
针对宽禁带半导体高电场下的速度饱和效应，提出包含场致注入、空间电荷与速度饱和的广义载流子输运模型，揭示了速度饱和SCLC主导亚微米GaN和SiC二极管高压输运的核心机制。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dynamical evolution of the Schottky barrier as a determinant contribution to electron-hole pair stabilization and photocatalysis of plasmon-induced hot carriers
利用等离子体激元诱导的热载流子有望为清洁能源和化学催化的发展开辟新的途径。在热化和复合之前提取载流子对于获得有吸引力的转换产率是至关重要的。本文用电子动力学和电子-离子动力学方法研究了Au-TiO $_{2}$体系的热载流子注入。我们的结果表明，纯电子特性（不考虑多体相互作用或耗散到环境中）有助于电子-空穴分离的稳定性。这些结果揭示了存在的动态贡献的界面势垒（肖特基势垒），出现在电荷注入的步伐，阻碍电子的反向转移。此外，我们表明，这种电荷分离稳定提供了所需的时间，用于电荷泄漏到置于TiO $_{2}$表面的帽分子触发相干键振荡，这将导致光催化解离。我们希望我们的研究结果将增加新的视角来解释已经检测到的长寿命的热载流子寿命，它们的催化作用，并伴随着它们的技术应用。
2022-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Path of the current flow at the metal contacts of graphene field-effect transistors with distorted transfer characteristics
具有由可容易氧化的金属（诸如铁磁金属）制成的源极/漏极接触的石墨烯场效应晶体管由于接触处的电荷密度脱钉而在传输特性中经常显示双陷结构。一般地，场效应晶体管的传输特性显示不依赖于源极/漏极接触的长度，因为载流子注入主要发生在接触的边缘。然而，使用Ni触点制造的器件的传输特性的形状被发现依赖于接触的长度。这种特殊的行为归因于载流子从接触中心附近注入。这是因为氧扩散和由此形成的厚度不均匀的界面氧化层。所观察到的接触长度依赖的传输特性，使用模型计算，包括载流子注入从电极的中心和随后的金属接触下的电荷传输再现。
2014-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent control of optical injection of spin and currents in topological insulators
拓扑绝缘体表面态具有显著的螺旋自旋结构，在自旋电子学中具有广阔的应用前景。产生自旋极化电流的策略，例如使用磁接触和光注入，一直是广泛研究的焦点。虽然已经探索了几种注入电流的光学方法，但它们都集中在单光子吸收上。在这里，我们考虑使用一个基本的光场和它的二次谐波，它允许注入自旋极化载流子和电流的非线性过程，涉及单光子和双光子吸收之间的量子干涉。一般表达式推导出一个通用的双带系统中的注入率，包括单光子和双光子吸收过程，以及它们的干扰。结果给出了载流子，自旋密度和电流注入率的表面上的拓扑绝缘体，线性和圆偏振光。我们确定的条件，将是必要的实验验证这些预测。
2014-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
