Role of point defects in spinel Mg chalcogenide conductors
紧密堆积的硫属化物尖晶石，例如MgSc $_2$ Se $_4$、MgIn $_2$ S $_4$和MgSc $_2$ S $_4$，显示出作为Mg电池中的固体电解质的潜力，但是受到不可忽略的电子电导率的影响，这在用于电化学存储装置中时有助于自放电。使用第一性原理计算，我们评估的点缺陷的能量作为合成条件和费米能级的函数，以确定不希望的电子导电性的起源。我们的研究结果表明，Mg空位和Mg金属反位（其中Mg与Sc或In交换）是所考虑的系统中可能发生的主要点缺陷。虽然我们发现阴离子过量的条件和缓慢冷却可能产生低电子电导率的条件，但尖晶石可能在阴离子贫乏的环境下表现出显著的$n$型电导率，这通常存在于高温合成期间。最后，我们探索外来的异价掺杂，以潜在地减轻这些硫属尖晶石的电子导电性。计算策略是通用的，并且可以容易地扩展到其他固体电解质（和电极），以帮助优化相应框架的电子性质。
2017-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Wide band gap chalcogenide semiconductors
宽带隙半导体由于其高光学透明度以及可控的载流子浓度和电导率而对于当今的电子器件和能源应用至关重要。有许多种类的材料可以被定义为宽带隙半导体。研究最深入的是透明导电氧化物（TCO），如用于显示器的ITO和IGZO，用于电力电子的碳化物和氮化物，以及用于各种光电子器件的新兴卤化物（如CuI）和2D电子材料。基于硫族元素（S、Se、Te）的宽带隙半导体研究较少，但由于其p型掺杂、高迁移率、高价带位置（即低电离势）的倾向以及在诸如CdTe太阳能电池的电子器件中的广泛应用而脱颖而出。本文综述了宽带隙硫系半导体材料的研究进展。首先，我们概述了高性能透明导体的一般材料设计参数。我们继续总结宽带隙（Eg > 2 eV）硫属化物材料，如II-VI MCh二元化合物，CuMCh 2黄铜矿，Cu 3 MCh 4硫化矿，混合阴离子层状CuMCh（O，F），和2D材料等的进展，并讨论在这个家庭中潜在的新候选人的计算预测，突出他们的光学和电学性能。最后，我们审查的应用硫属化物宽带隙半导体，例如光伏和光电化学太阳能电池，透明晶体管，二极管，采用宽带隙硫属化物作为有源或无源层。通过检查、分类和讨论宽带隙硫属化合物的未来方向，本文旨在激发对这一类新兴透明导体的持续研究，并实现光电子器件的未来创新。
2020-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Structural origin of the midgap electronic states and the Urbach tail in pnictogen-chalcogenide glasses
我们确定计算生成的大块样品的非晶硫族化物合金作为$_{x}$硒$_{100-x}$的电子态密度。使用我们最近报道的结构构建算法（{J. Chem. Phys.} ${\bf 147}$，114505）。计算的态密度的几个关键特征与实验符合得很好：再现了迁移率带隙随砷含量的变化趋势。在迁移率带隙附近的状态的能量的样品到样品的变化是定量一致的乌尔巴赫尾的宽度在实验中观察到的光学边缘。最重要的是，我们的样品始终表现出非常深的中能隙电子态，这些电子态的离域性明显超过深杂质或缺陷态的预期;离域性是高度各向异性的。这些性质与Zhugayevych和Lubchenko提出的拓扑中间带隙电子态一致，这些拓扑中间带隙电子态可以解释硫属化物中观察到的几种令人困惑的光电异常，包括光诱导中间带隙吸收和ESR信号以及异常光致发光。作为对传统观点的补充，Urbach状态是原子位置无序的一般结果，目前的结果表明，这些状态也可以被认为是由于无序而不能重组的拓扑midgap状态的亲密对。最后，具有奇数个电子的样品表现出中性的自旋$1/2$中间带隙态以及由一个载流子结合到一对亲密的中间带隙态的极化子样配置;极化子的身份-电子或空穴-取决于样品的制备方案。
2018-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Chalcogenide perovskite BaZrS3 thin-film electronic and optoelectronic devices by low temperature processing
由于其优异的可见光吸收和高化学稳定性，硫属钙钛矿钡锆硫化物在过去几年中作为用于光电子学的混合卤化物钙钛矿的潜在替代物而引起了显著关注。然而，BaZrS 3薄膜在1000 ℃以上的高加工温度严重限制了它们在器件应用中的潜力。在此，我们报告的BaZrS 3薄膜的合成温度低至500 ℃，通过改变化学反应途径。X射线衍射和拉曼光谱证实了BaZrS 3薄膜为单相结构。原子力显微镜和扫描电子显微镜表明，晶体尺寸和表面粗糙度一致降低退火温度。较低的温度进一步消除了与高温处理相关的硫空位和碳污染。在较低温度下合成硫属化物钙钛矿薄膜的能力消除了其器件制造的主要障碍。光电探测器表现出快速响应和80的开/关比。所制造的场效应晶体管显示出双极行为，电子和空穴迁移率分别为16.8 cm 2/Vs和2.6 cm 2/Vs。
2021-04-16 cond-mat.mtrl-sci
First principles thermodynamical modeling of the binodal and spinodal curves in lead chalcogenides
高通量从头计算，集群扩展技术和热力学模型已协同相结合，以表征在伪二元铅硫属化合物PbSe-PbTe，PbS-PbTe，和PbS-PbSe的双节和旋节分解功能。虽然我们的结果与现有的实验数据一致，但我们的溶质温度相对于以前的计算模型有了很大的提高。计算的相图证实，形成的调幅纳米结构导致低的热导率在这些合金。所提出的方法，合理利用在线量子知识库，可以扩展到研究材料的技术利益的结晶和动力学性质。
2015-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Electronic mobility, doping, and defects in epitaxial $\mathrm{BaZrS_3}$ chalcogenide perovskite thin films
本文研究了外延BaZrS₃薄膜的电子输运性质，发现硫空位浅施主在空气中转化为中性氧缺陷导致性质变化，并提出了稳定电子性质的策略。
2025-06-03 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the optoelectronic properties and photovoltaic absorber layer efficiency of Cu-based chalcogenides
铜基硫族化合物是薄膜太阳能电池的有前途的材料，测量的电池效率超过20%。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了一组铜基硫族化合物Cu $_2$ -II-IV-VI $_4$的光电性质.然后筛选它们，目的是确定用于光伏应用的潜在吸收剂材料。由Yu和Zunger引入的光谱极限最大效率（SLME）被用作筛选的度量。在构建电流-电压曲线之后，从最大功率输出计算最大光谱相关功率转换效率。的性质的带隙的作用，直接或间接的，也研究材料的吸收率上的最大理论功率转换效率进行了研究。我们的结果表明，Cu $_2$ -II-GeSe $_4$与II=Cd和Hg，和Cu $_2$ -II-SnS $_4$与II=Cd和Zn相比，目前用作吸收层的材料具有更高的理论效率。
2016-05-19 cond-mat.mtrl-sci
First-principles studies of the Optical anisotropy of R3 space group chalcogenides crystal AX2MQ6
为了解释所合成的\ce{AX2MQ6}硫族化合物都是相位匹配的，而同晶硫族化合物\ce{AX4M5Q12}不是相位匹配的原因。计算了$R3$空间群晶体\ce{AX2MQ6}和\ce{AX4M5Q12}的线性光学性质、双折射和非线性光学性质。计算了它们的电子局域函数（ELF），表明$sp^3$杂化\ce{Q^2-}离子上键的偏心性是光学各向异性的主要来源。定义了四面体底面与xy平面间的二面角作为几何参数来量化偏心度。理论上我们发现双折射依赖于所定义的几何参数和离子半径。这种双折射率与晶体结构的关系合理地解释了同结构的\ce{AX2MQ6}和\ce{AX4M5Q12}双折射率的异常差异，对探索新型相位匹配红外非线性光学晶体具有重要意义。
2017-01-05 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Thermodynamic Analysis of Ternary Chalcogenide Phase Change Materials
University of Maryland（马里兰大学）；Institute for Research in Electronics and Applied Physics, University of Maryland（马里兰大学电子与应用物理研究所）；Maryland Energy Innovation Institute, University of Maryland（马里兰大学马里兰能源创新研究所）
本文基于Ostwald规则提出热力学框架，通过第一性原理计算评估三元硫化物混合物的热力学性质，发现几种有潜力的相变材料候选物。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic properties of few-layer tin chalcogenides
用第一性原理DFT计算方法预测了层状SnS和SnSe的稳定结构及其相关的电子和振动光谱。计算结果表明，这两种材料进行相变变薄，从而在平面晶格参数收敛到一个伪立方相，类似于高温下观察到的行为，为他们的散装同行。层状SnS和SnSe的电子性质演变为几乎对称的色散，而间隙从间接变为直接。在声子色散曲线和表面声子状态的特征签名，只有属于表面层的原子振动也可以观察到这些材料。
2019-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Electronic correlations in vanadium chalcogenides: BaVSe3 versus BaVS3
虽然在结构和电子学上非常相似，但在低温下，准一维硫化钒BaVS 3通过电荷密度波状态的出现显示出金属到绝缘体的转变，而BaVSe 3显然在零温度下保持金属性。通过密度泛函理论及其与动力学平均场论和转动不变的从玻色子方法的结合，研究了冷却时的这种不同行为。我们揭示了这些硫属化物之间的一些微妙的差异，这些差异为BaVSe3在低温下的异常行为提供了指示。在这方面，一个较小的哈伯德U符合增加相关性的猎犬的交流J起着至关重要的作用。
2010-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced thermoelectricity by controlled local structure in bismuth-chalcogenides
利用光电子能谱学、漫反射和X射线吸收等光谱技术研究了LaOBiS $_{2-x}$ Se $_x$热电材料的电子结构和局域结构。据发现，硒取代有效地抑制局部失真，这可能是负责的载流子迁移率增加连同电子结构的变化。结果表明，一种可能的方式来控制热电性能的调整这些材料的局部晶体结构。
2019-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Valley- and Spin-Dependent Electronic and Transport Properties of Two-Dimensional Altermagnetic Titanium-Based Chalcogenide Halides
Northwest University（西北大学）；Shaanxi Key Laboratory for Theoretical Physics Frontiers（陕西省理论物理前沿重点实验室）；Peng Huanwu Center for Fundamental Theory（彭桓武基础理论研究中心）；Fundamental Discipline Research Center for Quantum Science and Technology of Shaanxi Province（陕西省量子科学与技术基础学科研究中心）
本文识别Ti₂X₂Y单层材料为新型二维交替磁体谷材料，揭示其应变调控的谷极化、自旋电流及相关效应，为二维交替磁体的自旋谷相关现象研究提供多功能平台。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Emerging negative Poisson's ratio driven by strong intralayer interaction response in rectangular transition metal chalcogenides
用负泊松比（NPR）量化的电子行为通常归因于具有重入机制或其他力学因素的几何演化，这被认为与电子结构无关。因此，寻找电子效应主导的拉胀行为具有挑战性。在此，我们通过第一性原理计算，研究了一类二维过渡金属硫族化合物，即X2 Y2型（X=Cu，Ag，Au; Y=O，S，Se）矩形硫族化合物（R-TMCs），发现单层R-Cu 2Se 2非常规地表现出结构无关的各向异性NPR.相反，在其他R-TMC中不存在NPR。出现的NPR归因于R-Cu 2Se 2中的层内相互作用的强应变响应，这可以追溯到多轨道杂化下Se原子的孤对电子和弱电负性。新兴的NPR将使R-Cu 2Se 2成为电子保护领域的一个有前途的候选者，我们的研究将为设计先进的拉胀材料提供有价值的线索和有用的指导。
2022-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-dependent semiconductor-metal transition and elastic, electronic, optical, and thermophysical properties of SnS binary chalcogenide
采用密度泛函理论研究了SnS二元化合物的压力相关物理性质。计算的弹性常数表明，SnS是机械稳定和脆性的环境条件下。随着压力的增加，化合物变得有延展性。泊松比也表明随着压力的增加脆-韧性转变。SnS的硬度随着压力的增加而显著增加。该化合物具有弹性各向异性。基态电子能带结构是半导体的，具有小的带隙，在压力下变成金属。随着压力的增加，能带变得越来越分散，而电子关联随着压力的增加而减小。SnS的德拜温度和声子热导率都随压力的增加而急剧增加。该化合物的熔融温度低。混合键合特性与离子和共价键的贡献。SnS是一种良好的紫外线吸收剂。材料的反射率随着压力的增加而增加。反射率在很宽的光谱范围内是非选择性的。低能量折射率高。所有这些光学特性对于未来的光电子器件应用是有用的。光学各向异性低。
2022-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Limit of zT enhancement in rock-salt structured chalcogenides by band convergence?
岩盐结构的硫族化合物，如PbTe、PbSe和SnTe，是中温热电应用的最佳候选者，并且它们的p型热电效率可以通过对齐价带来提高。在这里，我们提供了全面的数值研究能带收敛对电子性质的影响。我们发现，额外的价带确实可以显着提高功率因数。然而，额外的价带也可以增加电子热导率，这部分地抵消了整体品质因数的增强的功率因数。最后，我们预测，PbTe，PbSe和SnTe的最大优值可以达到2.2，1.8和1.6，re-birth，而不依赖于晶格热导率的降低。
2016-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and the glass transition in pnictide and chalcogenide semiconductor alloys. Part II: The intrinsic electronic midgap states
我们提出了一个结构模型，在一个统一的方式对待淬火熔体中的磷族元素化物和硫族元素化物半导体的原子运动和电子激发。在第一部分（提交给J. Chem. Phys.）中，我们认为这些淬灭的熔体代表了高度稳定的非周期性$ppσ$ -网络，同时，结构退化。这些网络的特点是协调范围不断扩大。在这里，我们提出了一个系统的方法来分类这些类型的协调在一个简单的立方晶格上定义的父结构中的离散的协调缺陷。我们确定了最低能量的配位缺陷与半导体玻璃中的本征中间带隙电子态，这是以前认为在这些材料中造成许多独特的光电异常。此外，这些配位缺陷是移动的，并对应于过渡态配置在玻璃化转变以上的活化运输。配位缺陷的存在可以解释硫族化合物中动力学和热力学脆性之间令人困惑的差异。最后，所提出的模型恢复作为限制性的情况下，几种流行的类型的键合模式提出了较早的，包括：价交替对，超价配置，并在异极化合物的同极键。
2010-10-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Thin Films of a Chalcogenide Perovskite
硫系钙钛矿材料是一种新型的电子材料，但由于缺乏高质量的外延薄膜，其基本性能和应用受到限制。我们报道了用脉冲激光沉积法外延生长BaZrS 3（一种典型的硫属化物）薄膜。X射线衍射研究表明，薄膜是强烈的织构面外，并有一个明确的面内外延与衬底的关系。电子显微镜的研究证实存在的外延的前几层的膜在界面处，即使远离界面的膜是多晶与大量的扩展的缺陷，这表明有潜力进一步改善生长。X射线反射率和原子力显微镜显示光滑的薄膜表面和衬底与薄膜之间的界面。薄膜在带边附近有很强的光吸收，在可见光区有很强的光致发光。的光电探测器设备显示快速和有效的光响应与最高的开/关比BaZrS 3膜迄今为止报道。我们的研究为实现硫系钙钛矿的外延薄膜、异质结构和超晶格提供了机会，以探测基本物理现象和由此产生的电子和光子器件技术。
2021-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Honeycomb lattice in metal-rich chalcogenide Fe2Te
二维蜂窝状晶体由于其新颖的性质和在电子学和光电子学领域的巨大潜力而引起了人们的广泛研究兴趣。在这里，通过分子束外延SrTiO 3（001），我们报告成功的外延生长的富金属硫属化物Fe2Te，蜂窝结构的薄膜，没有直接的散装模拟，在Te限制的生长条件下。利用扫描隧道显微镜和角分辨光电子能谱研究了Fe2Te的结构形貌和电子性质，发现Fe2Te的电子能带与费米能级交叉，且几乎是平带。此外，我们发现Fe 2 Te与底层基底之间存在较弱的界面相互作用，为基于蜂窝的电子设备开辟了一条新开发的替代途径。
2021-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Influence of copper on the electronic properties of amorphous chalcogenides
研究了铜与非晶态硫化砷合金化对材料电子性质的影响。在我们的计算机生成的模型中，铜被发现在两重近线性和四重正方形平面配置，这显然对应于Cu（I）和Cu（II）的氧化态。过配位原子（砷和硫）的数量随着铜浓度的增加而增加。过配位的硫以三角平面构型存在，而过配位的（四重）砷以四面体构型存在。铜的加入抑制了硫族元素原子上孤对电子的局域化，并且在价带顶部的局域态是由于Cu 3d轨道。显然，这些额外的Cu态，其位于与由于（[As 4]-）-（[S_3]+）对而产生的态相同的能量处，负责掩蔽Cu硫属化物中的光暗化。
2005-04-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Accelerated Screening of Ternary Chalcogenides for High-Performance Optoelectronic Materials
本研究针对未被探索的三元硫族化合物，结合高通量筛选与第一性原理计算构建超40万种化合物的数据库，训练晶体图卷积神经网络预测稳定性，评估稳定材料的光电特性，为后续实验提供指导。
2023-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Thermal physics of the lead chalcogenides PbS, PbSe, and PbTe from first principles
铅硫族化物代表了一个重要的功能材料家族，特别是由于PbTe的基准高温热电性能。最近的一些研究，实验和理论，旨在收集洞察其独特的晶格动力学和电子结构。然而，大多数的第一性原理建模已在固定的温度下进行，并一直没有全面和系统的计算研究温度对材料性能的影响。我们报告了对PbS、PbSe和PbTe性质的温度依赖性的比较晶格动力学研究，特别关注与热电性能相关的那些，即声子频率、晶格热导率和电子能带结构。计算是在准谐波近似下进行的，包括声子-声子相互作用的多体微扰理论，用于计算声子寿命和预测的晶格热导率。结果与实验数据和其他计算进行了严格的比较，并为正在进行的PbX化合物在高温下与Pb的偏心有关的研究增加了新的见解，这与声子软化有关。与实验的一致性表明，这种方法可以作为一个简单的，强大的和普遍适用的手段，从第一性原理研究材料性质的温度依赖性。
2014-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Near Kohn anomalies in the phonon dispersion relations of lead chalcogenides
我们提出了从头算声子色散关系的三个铅硫族化合物PbS，PbSe，和PbTe。声学分支与非弹性中子散射数据非常吻合，比热的计算与实验数据吻合得很好。由于近铁电性的铅硫属化物的横向光学分支在伽马的显着的最小定性再现。此外，我们发现一个明显的倾角在纵向光学分支在伽马。这种下降以前被解释为“自由载流子”的影响（由于杂质的存在）。计算表明，它仍然存在于纯铅硫族化物的情况下。我们将这种下降解释为“近科恩异常”，它与高对称点L处的小电子带隙有关。
2009-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Estimation of Band Gaps in Transition-Metal Oxides and Chalcogenides using Density Functional Theory
从带隙、能带结构和投影态密度三个方面研究了两种现代密度泛函HSE 06和TB-mBJ在预测金属氧化物、硫属化物和氮化物电子结构方面的性能。与GGA相反，混合泛函和GGA+U，这两个新的泛函都能够预测带隙，具有25%的可观的准确度，从而允许以适度的计算成本筛选各种类别的（混合）金属氧化物。计算的电子结构在很大程度上不受基函数和软件实现的选择。
2013-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic and optical properties of beryllium chalcogenides/silicon heterostructures
我们用半经验$sp^{3}s^{*}$紧束缚方法计算了Si/BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$异质结的电子和光学性质。紧束缚参数和能带弯曲的BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$被认为是通过最近的高度失配的半导体合金模型。能带弯曲和导带偏移的测量导致Si/BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$的II型异质结构，导带最小值在Si层中，价带最大值在BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$层中。研究了不同（Si）$_{2})_{n }$ /（BeSe）$_{0.41}$ Te $_{0.59})_{m}$ [001]超晶格的电子结构和光学性质。在体硅的带隙内发现了两个界面态带。我们的计算表明，光学边缘低于体硅的基本带隙和过渡是光学允许的。
2006-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elastic, electronic, optical and thermoelectric properties of K2Cu2GeS4: a new chalcogenide material
我们报告的第一性原理研究的结构，弹性，电子，光学和热电性能的新合成的K2 Cu 2GeS 4。结构参数与实验结果吻合较好。计算了K_2Cu_2GeS_4单晶的弹性常数（Cij），发现K_2Cu_2GeS_4是机械稳定的。多晶弹性常数的分析表明，该化合物预计是软的性质。Pugh比和泊松比的值表明，该化合物位于韧性/脆性行为的边界线。化学键主要是离子键，原子间力是自然界的中心，化合物是机械各向异性的。计算的电子能带分布显示半导体特性和估计的带隙是强烈依赖于所使用的功能代表的交换相关性。化学键的性质解释使用电子电荷密度映射。计算并讨论了介电常数、折射率、吸收系数、光电导、反射率和损耗函数等重要光学常数。光学电导率被发现是在良好的定性协议与能带结构计算的结果。在本研究中使用的整个温度范围内的塞贝克系数是积极的，这表明存在的p型载流子。在100 K和300 K时，获得了较大的Seebeck系数，分别为681 V/K和286 V/K。在室温下，电导率和电子热导率分别为1.8 × 10 ~（18）ms ~（-1）和0.5 × 10 ~（14）W/mK·s。K2 Cu 2GeS 4的无量纲优值在300 K时约为1.0。这表明K2 Cu 2GeS 4是热电应用的潜在候选者。
2018-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure, site selectivity, and electronic structure of layered chalcogenide LaOBiPbS3
利用中子衍射和同步辐射X射线衍射研究了LaOBiPbS_3的晶体结构。从结构的细化，我们发现，这两个金属网站，占据Bi和Pb，不同的硫原子包围。计算的键价总和表明，一个金属网站是近三价和其他近二价。中子衍射也揭示了在LaOBiPbS3结构中Bi和Pb的位置选择性。这些结果表明，LaOBiPbS3的晶体结构可以看作是岩盐型富Pb硫化物层和LaOBiS2型富Bi层的交替叠加。通过对理想（LaOBiS2）（PbS）体系能带的计算，发现PbS层的S带与BiS面的Bi带在费米能级附近发生杂化，导致了与LaOBiS2不同的电子特性.堆叠岩盐型硫化物（硫属化物）层和基于BiS2的层状结构可能是探索新的基于BiS2的层状化合物、奇异的二维电子态或新功能的新策略。
2017-08-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab initio Prediction of Mechanical, Electronic, Magnetic and Transport Properties of Bulk and Heterostructure of a Novel Fe-Cr based Full Heusler Chalcogenide
基于密度泛函理论，预测了新型全 Heusler 硫族化合物 Fe$_2$CrTe 体相与异质结的多种物理性质，发现其立方相具半金属性且四方相表现出更高的隧道磁电阻比。
2023-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Lone pair driven anisotropy in antimony chalcogenide semiconductors
硫化锑（Sb2S3）和硒化物（Sb2Se3）已经成为薄膜光伏化合物中有前途的地球丰富的替代品。这些材料的一个显著特征是它们的各向异性晶体结构，其由准一维（1D）[Sb4X6]n带组成。据报道，带之间的相互作用本质上是范德华（vdW），因此在文献中通常将Sb2X3归类为1D半导体。然而，基于第一性原理计算，在这里，我们表明，带间相互作用存在于Sb 2 X 3超越VDW制度。根据电子结构分析，各向异性结构的起源与Sb 5s孤对电子的立体化学活性有关。进一步研究了结构各向异性对电子和光学性质的影响，包括用于载流子传输的高维费米表面的存在。我们的研究提供了指导方针，优化性能的Sb2X3为基础的太阳能电池通过设备结构的基础上的晶体各向异性。
2021-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Valley-dependent electronic properties in two-dimensional altermagnetic iron-based transition metal chalcogenides
Northwest University（西北大学）；Shaanxi Key Laboratory for Theoretical Physics Frontiers（陕西理论物理前沿重点实验室）
本研究发现二维铁基过渡金属硫化物中存在谷依赖电子性质，揭示了其在谷电子学和自旋电子学中的应用潜力。
2025-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Calculation of small arsenic and antimony chalcogenide clusters with an application to vitreous chalcogenide structure
用密度泛函理论计算了As/Sb-S/Se系统中对硫系玻璃基元结构单元模拟具有重要意义的小团簇。通过总电子能量值比较了具有适当氢封端的As_2Xn-和Sb_2Xn-（X=S，Se）的不同结构。最稳定的As-X结构是角共享（CS）型（即通过一个X原子连接的基本AsX 3-金字塔），并且在Sb-X家族的情况下，出现了新的不对称Sb_2Se_3簇合物，而不是其紧凑的（C_3h）形式。
2015-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Stable half-metallic ferromagnetism in nonstoichiometric cubic binary chromium chalcogenides
通过系统的第一性原理计算，我们发现三种非化学计量的立方二元铬硫族化合物，即Cr3S4，Cr3Se4和Cr3Te4，是稳定的半金属铁磁体，具有宽的半金属带隙.我们优化了它们的结构，然后计算了它们的磁矩、电子结构、形成热和弹性模量，并研究了它们的结构稳定性和铁磁性对反铁磁涨落的鲁棒性。我们的计算结果表明，这三个硫钒酸盐相是结构稳定和铁磁鲁棒性，因此可以实现外延薄膜。我们将其结构和铁磁稳定性以及较好的半金属性归因于其特殊的有效Cr价2.667+。这些发现将为更多与当前半导体技术兼容的高性能自旋电子材料打开大门。
2009-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced gauge and Rashba fields in ferroelectric Rashba lead chalcogenide PbX monolayers (X = S, Se, Te)
二维（2D）材料的令人兴奋的特征之一是通过应变工程实现的电子和光学可调谐性。在此之前，我们发现了一类具有可调自旋轨道性质的2D铁电Rashba半导体PbX（X = S，Se，Te）。在这项工作中，基于我们以前的紧束缚（TB）的结果，我们推导出一个有效的低能量哈密顿对称点周围的应变对PbX的电子性质的影响。我们发现，应变诱导的规范场移动Rashba点和修改Rashba参数。这种效应相当于面内磁场的应用。面外应变，这是成比例的电极化的强度，也被证明修改Rashba参数。总的来说，我们的理论将铁电Rashba材料中的应变和自旋分裂联系起来，这对于理解在实际应用中会发生的局部Rashba参数的应变诱导变化非常重要。
2018-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Combined hybrid functional and DFT+$U$ calculations for metal chalcogenides
在局域电子态材料的密度泛函研究中，局域/半局域交换相关泛函通常与Hubbard参数$U$结合，如LDA+ $U$方法，或者与精确计算的（Fock）交换能的一部分混合，产生混合泛函。虽然在一定程度上修正了半局部密度近似的某些不准确性，但这些改进不足以使预言与实验数据相符合。本文提出了混合泛函方法与LDA+ $U$方法互补的观点，并建议将区间分离（HSE）混合泛函方法与Hubbard $U$方法相结合。因此，我们提出了各种HSE+ $U$计算的一组II-VI族半导体，包括锌和镉的单硫族化物，以及与实验数据的比较。我们的研究结果意味着可以确定Hubbard参数的最佳值$U^\ast$，这确保HSE+ $U^\ast$计算再现了实验带隙。结果表明，通过在HSE泛函中加入$U^\ast$项，不仅可以更好地描述半导体的电子结构，而且可以更好地描述晶体结构和能量学，证明了HSE+ $U^\ast$方法在模拟具有局域电子态的半导体中的实用性.
2014-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Transition-Metal Chalcogenide Nanowires: A First-Principles Study of Stability, Electronic Structure, and Mechanical Response
Federal University of Goiás（戈亚斯联邦大学）
本研究结合密度泛函理论与MLFF分子动力学，探究六种过渡金属硫族化合物纳米线的稳定性、电子与力学特性，证实其可通过组成与变形调控性能，支持其用于柔性纳电子系统。
2026-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and the glass transition in pnictide and chalcogenide semiconductor alloys. Part I: The formation of the $ppσ$-network
半导体玻璃表现出许多独特的光学和电子异常。我们已经提出了一个半现象学的方案（J. Chem. Phys. 132，044508（2010）），其中这些异常中的几个产生于深中间带隙电子态，所述深中间带隙电子态驻留在玻璃化转变以上的活化输运所固有的高应变区域上。在这里，我们演示了在分子水平上如何实现这种情况下，在一个重要的类半导体玻璃，即硫族元素和磷族元素的合金。玻璃本身和本征电子中间能隙态都是由于形成由$σ$键合的原子$p$ -轨道组成的网络而出现的，所述轨道仅弱杂化。尽管有大量的弱键，这些$ppσ$ -网络是稳定的竞争类型的键合，同时表现出高度的结构简并性。的稳定性合理化的帮助下，在此提出的结构模型，其中$ppσ$网络的高对称性结构的破坏和扭曲的版本。后一种结构表现出精确的八面体配位并且是完全共价键合的。本方法提供了一个微观路线，在玻璃半导体的电子和结构激发的完全一致的描述。
2010-10-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic Properties of Chalcogenide Perovskites by Many-Body Perturbation Theory
硫属钙钛矿已经成为无毒且稳定的光伏材料，充当具有类似光电性质的铅卤化物混合钙钛矿的替代物。本文采用密度泛函理论（DFT）和多体微扰理论（MBPT，即G $_0$ W $_0$和BSE）研究了硫系钙钛矿化合物AZrS $_3$（A=Ca，Sr，Ba）的电子和光学性质。本研究包括上述系统的激子分析。发现激子结合能（E $_\textrm{B}$）大于卤化物钙钛矿的激子结合能，因为在前者中离子对介电屏蔽的贡献可以忽略。我们还观察到一个更稳定的电荷分离极化态相比，束缚激子。最后，直接间隙和吸收系数的基础上，估计的光谱限制的最大效率（SLME）的太阳能电池是大的，并建议这些钙钛矿在photoelectronics的适用性。
2021-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Kekule' textures, pseudo-spin one Dirac cones and quadratic band crossings in a graphene-hexagonal indium chalcogenide bilayer
利用密度泛函理论计算了六方In_2Te_2单层上单层石墨烯的电子能带结构。在碳六边形的中心处具有In和Te原子的几何配置导致具有20 meV的带隙的凯库勒织构。替代结构，在能量上几乎简并，其中In和Te原子在碳位点的顶部上，其特征在于石墨烯的原始狄拉克锥被重塑的无隙光谱，这取决于石墨烯-铟硫族化物距离，以未加倍的伪自旋一狄拉克锥的形式或在费米能级处的二次带交叉点中。这些电子相窝藏电荷分馏和拓扑莫特绝缘状态的物质。
2014-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Alloying behavior of wide band gap alkaline-earth chalcogenides
合金化是调整材料的一种强大工具，有助于针对各种应用设计所需的性能。在这项工作中，我们提供了一个全面的调查合成的可及性和电子性质的碱土硫属阴离子合金（CaS $_{1-x}$ O $_x$、CaS $_{1-x}$ Se $_x$、CaS $_{1-x}$ Te $_x$、SrS $_{1-x}$ O $_x$、SrS $_{1-x}$ Se $_x$、SrS $_{1-x}$ Te $_x$、MgS $_{1- x}$ O $_x$、MgS $_{1-x}$ Se $_x$和MgS $_{1-x}$ Te $_x$）。我们发现，在岩盐结构内的同构合金化是有利于所有系统，除了MgS $_{1-x}$ Te $_x$，这是预测的岩盐和纤锌矿结构之间的异质合金。S和Se的合金被证明是容易获得的所有阳离子与低的可溶解性临界温度，使连续调谐的电子性能在整个组合物空间。S和Te的合金具有更高的临界温度，但可以通过非平衡合成策略获得，并且在此预测具有用于光电子学的期望的电子性质，其具有比S和Se的合金更宽的带隙和更低的有效质量。MgS $_{1-x}$ Te $_x$中的阴离子合金化使纤锌矿结构在组成空间的显著部分上稳定，这可以使其作为透明导电材料特别感兴趣，因为其比岩盐结构更低的有效质量和更高的带隙。零点校正的无规相近似（RPA）的能量进行计算，以解决小的多晶型物的Mg化合物的能量差，并被证明…
2020-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Physical properties of the thermoelectric cubic lanthanum chalcogenides La3-yX4 (X=S,Se,Te) from first-principles
本文报道了立方晶系La_（3-y）X_（4）（X=S，Se，Te）材料的稳定性、晶格动力学、电子和热电性质的从头计算结果，分析了它们的热电应用潜力。在碲化物中，镧的运动与碲的运动是强耦合的，而在硫化物中，这两种原子的运动是解耦的。然而，这对它们的热性能没有影响，因为实验上所有化合物都具有低导热性。我们认为这是由于声学模式的Umklapp散射，特别是在所有三种硫属化物中发现的约7-8 meV的低能光学模式，如在笼状化合物如方钴矿或笼形化合物中，即使在立方Th 3 P4结构中没有笼。我们发现从碲化物到硫化物的能带隙增加，与实验结果吻合得很好。然而，由于它们相似的能带结构，我们发现这三种化合物具有几乎相同的热电性能。我们的结果与实验定性一致，特别是在碲化物的情况下，其中存在大量的数据。结果表明，硫化物具有很强的热电潜力，如果载流子浓度得到优化，可以取代碲化物。最后，我们还预测一个更大的最大ZT的p型掺杂材料比n型掺杂的，即使化合物与p型掺杂仍有待合成。因此，我们的研究结果表明，有可能使高温性能的热发电机仅基于La 3X 4化合物。
2013-12-13 cond-mat.mtrl-sci
On the possibility of hybrid chalcogenide perovskite photovoltaics
Imperial College London（帝国理工学院）
本文通过第一性原理计算评估了混合硫属钙钛矿吸收体的可行性，发现hydrazinium离子是唯一稳定的结构，提出N2H6ZrSe3作为最有前途的候选材料，具有1.31 eV的准直接带隙和24.5%的理论最大效率。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Fractional power-law behavior and its origin in iron-chalcogenide and ruthenate superconductors: Insights from first-principles calculations
我们进行现实的第一性原理计算的铁硫族化合物和铁基材料，以确定在这些系统中的洪德耦合诱导的相关性的实验签名。我们发现FeTe和KPDMATHABMM Fe $_{2-y}$ Se $_2$在它们的准粒子自能和光学电导率中显示出不寻常的轨道依赖分数幂律行为，这一现象首先在SrRuO $_3$中发现。这些材料的顺磁状态中的强不相干性导致电子状态隐藏在角度分辨光电子能谱中，其在低温下重新出现。我们确定了有效的低能量哈密顿描述这些系统，并表明这些异常是不控制的接近量子临界点，但从共存的快速量子力学轨道波动和慢自旋波动的结果。
2012-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
First-Principles Investigation of the Physical and Thermoelectric Properties of Chalcogenide Compounds for Waste-Heat Recovery
本研究利用密度泛函理论与 BoltzTraP2 计算评估 CdGa2Te4 和 ZnGa2Te4，揭示其良好热电输运、超低晶格热导率及热稳定性，可用于 900 K 以下废热回收与热障涂层。
2025-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Charge transport and mobility engineering in two-dimensional transition metal chalcogenide semiconductors
二维（2D）范德华半导体代表已知的最薄的、空气稳定的半导体材料。它们独特的光学、电子和机械性能具有巨大的潜力，可将其作为电子和光电子学新应用的关键组件。然而，2D半导体中的电荷传输行为更容易受到外部环境（例如，来自空气的气态吸附物和衬底中的捕获电荷）的影响，并且由于表面和体相重合的事实，它们的电子性能通常低于相应的体材料。在这篇文章中，我们回顾了最近的进展，电荷输运性质和载流子迁移率工程的2D过渡金属硫族化合物，特别关注的载流子迁移率对厚度的显着高度依赖。我们揭示了这种独特的厚度依赖性的起源，并详细阐述了设计的策略来掌握它以优化载流子迁移率。具体而言，物理和化学方法对优化的主要因素，如电极/半导体接触，界面库仑杂质和原子缺陷的影响的非本征传输进行了讨论。特别地，使用\textit{ad-hoc}分子使得可以设计与电介质的界面并修复这种材料中的空位。通过对理论和实验工作进行新的阐述，我们为提高2D半导体的电子性能提供了指导，最终目标是实现技术上可行的原子薄（光）电子器件。
2016-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ternary Alkali Metal Copper Chalcogenides ACuX (A= Na, K and X= S, Se, Te): Promising Candidate for Solar Harvesting Applications
通过DFT计算研究三元碱金属铜硫族化合物ACuX的结构稳定性和电子光学性质，发现其为直接带隙半导体，带隙0.83-2.88 eV，光吸收强，SLME最高18%，并可作为光催化析氢光阴极候选材料。
2023-12-26 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Study of Structural and Electronic Properties of Mn-doped Cu2NiXY4 (X=Sn, Ge, Si; Y=S, Se) Chalcogenide Semiconductors
S.U. Umarov Physical-Technical Institute of the National Academy of Sciences of Tajikistan（塔吉克斯坦国家科学院S.U.乌马罗夫物理技术研究所）
该研究用密度泛函理论及mBJ+U方法，研究Mn取代Ni对Cu2NiXY4（X = Sn，Ge，Si；Y = S，Se）结构和电子性质的影响，发现其能保持四方结构并改变电子结构，带隙变窄，为光电器件应用提供策略。
2026-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Molten flux growth of single crystals of quasi-1D hexagonal chalcogenide BaTiS3
本文提出用碘化钾或氯化钡/碘化钡混合熔盐助熔剂生长BaTiS3单晶，在保持其光学和电子特性的同时显著增大晶体尺寸，为高质量大尺寸单晶制备及复杂硫族化合物合成提供了新途径。
2024-03-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Structural Motif Selection in Fluorinated Metal-Organic Chalcogenides Driven by Ligand Electrostatics
University of Houston（休斯顿大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；AGC Inc.（AGC株式会社）
研究通过理论计算揭示配体静电作用如何调控金属有机硫化物的结构模体选择，发现配体间相互作用是决定结构模体的关键因素。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Band Engineering of Dirac cones in Iron Chalcogenides
通过从头计算对铁硫属化合物Fe（Se，Te）进行能带工程，寻找拓扑表面态和Majorana束缚态的实现。提出的拓扑状态预计会发生非化学计量组成的表面狄拉克锥的问题，如无序散射和相关的电子状态之间的电荷转移必须得到解决。然而，这个表面狄拉克锥远高于费米能级。我们的目标是从理论上设计一种替代晶体，在这种晶体中，通过修改体材料而不干扰表面，使表面狄拉克锥向费米能级移动。超越传统的密度泛函理论（DFT），我们在混合基赝势框架下应用相干势近似（BEB-CPA）对Se位上的共取代进行了相空间扫描.我们已经确定碘作为一个有前途的候选人的内在掺杂。我们的具体建议是，FeSe $_{0.325}$ I $_{0.175}$ Te $_{0.5}$是一个非常有可能的候选人，在费米能量处显示出狄拉克锥，而不会引起强的无序散射。
2020-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals Stacking Induced Topological Phase Transition in Layered Ternary Transition Metal Chalcogenides
具有非平凡电子和光子带拓扑结构的新型材料对于实现具有低功耗和散热的新型器件以及无退相干的量子计算至关重要。利用第一性原理方法，我们预测了一类三元过渡金属硫族化合物（TTMC）MM'Te $_4$具有双重拓扑特性：二维单层中的量子自旋霍尔（QSH）绝缘体和三维非中心对称晶体中的拓扑Weyl半金属.值得注意的是，我们发现可以创建和湮灭Weyl费米子，并实现之间的过渡类型-I和类型-II的Weyl费米子通过调整vdW层间距。我们的计算表明，它们具有良好的热力学稳定性和弱的层间结合，这意味着它们的实验合成，直接剥离和vdW异质堆积的巨大潜力。此外，它们的三元性质将通过控制不同的化学计量比和价电荷来提供更多的电子结构可调性。我们的发现为实现QSH效应和探索拓扑相变提供了理想的材料平台，并将为二维材料和拓扑材料的研究开辟多种新的机会。
2016-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles analysis of the efficiency of photovoltaic layers for CuAu-like chalcogenides and silicon
黄铜矿半导体作为薄膜光电池中的吸收层的应用是相当感兴趣的。然而，当生长这些化合物的膜时，它们经常被发现含有CuAu样域，黄铜矿的亚稳相。据报道，对于CuInS 2，CuAu样相的存在改善了黄铜矿基光电池的短路电流。我们调查的热力学稳定性的两个阶段的选定清单的I-III-VI 2材料使用第一性原理密度泛函理论的方法。对于CuIn-VI 2化合物，黄铜矿和CuAu-样相之间的形成能的差异被发现接近2毫电子伏/原子，表明存在CuAu-样域的可能性很高。接下来，我们计算了CuAu类相的光谱极限最大效率（SLME），并将结果与相应的黄铜矿相的结果进行了比较。我们确定了几个候选人具有高效率，如CuAu类CuInS 2，我们获得了29%的SLME在500 nm的厚度。我们观察到，SLME可以有以上的肖克利-奎瑟（SQ）限制的值，并表明，这可能会发生，因为SQ限制假设的吸收率是一个阶梯函数，从而高估了辐射复合的细致平衡的方法。这意味着，在此框架内，可以简单地通过利用吸收光谱计算J-V特性来找到更高的理论效率。最后，我们通过研究硅将我们的SLME分析扩展到间接带隙吸收体，并发现SLME很快高估了间接带隙材料的反向饱和电流，大大降低了它们的计算效率。
2016-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Colloidal two-dimensional metal chalcogenides: Realization and application of the structural anisotropy
二维金属硫族化合物由于空间限制，表现出非常好的光学响应和载流子输运能力。基于溶液的合成技术，如胶体热注入和离子交换提供了一种成本有效的方式来制造这种低维半导体纳米晶体。多年来，胶体化学的发展使得合成各种各样的纳米片成为可能，包括纤锌矿和锌混合型CdSe，岩盐PbS，黑磷类SnX（X=S或Se），六方铜硫化物，硒化物，甚至过渡金属二硫属化物（TMD）如MoS2。通过改变实验条件和应用具有特定官能团的封端配体，可以精确地调节这些胶体金属硫属化物晶体的尺寸、几何形状和光学性质。本文综述了近年来二维胶体金属硫族化合物（CMC）的合成方法以及基于光谱和器件相关测量的性能表征。这些发现揭示了它们在光电子学、光电子学和自旋电子学等领域的巨大应用前景。具体而言，二维CMC的形成机制进行了讨论。胶体纳米晶体的生长成一个二维的形状被发现需要一个内在的结构不对称性或协助共存的配体分子，作为层状双层模板或“刻面”的晶体通过选择性吸附。通过对这些二维CMC进行光学表征，特别是超快光谱测量，揭示了它们独特的电子和激子特征。
2021-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Quantum spin Hall effect in two-dimensional transition-metal chalcogenides
基于第一性原理计算，我们发现了一族具有量子自旋霍尔效应的二维过渡金属硫族化合物MX 5（M = Zr，Hf，X = S，Se，Te）.分子动力学模拟表明，它们在室温下都是热力学稳定的，最大禁带宽度为0.19 eV。我们研究了MX5的电子性质，发现它们的性质非常相似。在不考虑自旋轨道耦合（SOC）的情况下，单层ZrX 5都是无带隙半金属。SOC的考虑将导致绝缘相的带隙分别为0.05 eV（直接），0.18 eV（直接）和0.13 eV（间接）的ZrS 5，ZrSe 5至ZrTe 5。Wannier电荷中心和边缘态的演化证实它们都是QSH绝缘体。ZrX 5的QSH效应源于其特殊的非对称空间群特征。此外，QSH状态的ZrS 5的生存在一个大范围的应变，只要链间耦合是不是足够强，以扭转带顺序。单层ZrS 5在一定的应变下会发生拓扑绝缘体（TI）到半金属（metal）或金属到半金属（metal-to-semi-metal）的相变。MX5单层膜拓展了基于TM硫族化合物的TI材料，为在室温下制备新型低功率自旋电子器件开辟了一条新的途径。
2021-09-30 cond-mat.mtrl-sci
2D electron gas in chalcogenide multilayers
半导体界面，例如存在于多层结构中的那些（例如，量子阱（QW））是令人感兴趣的，因为它们能够形成2D电子气（2DEG），其中载流子的行为与它们在体中的行为完全不同。作为示例，在存在强磁场的情况下，2DEG中的电子能级的朗道量子化导致量子霍尔效应（QHE），其中霍尔电导被量子化。本章致力于这样的2DEG多层结构的化合物半导体属于硒和碲为基础的硫属化物的类的属性。特别是，我们还将讨论QHE现象是如何影响的巨大塞曼分裂特性的II-VI基稀磁半导体（DMS）的有趣的问题，特别是当塞曼分裂和朗道分裂变得可比。我们也将很快讨论硫属化物多层膜中的新拓扑相。
2019-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
