Plasmon-induced hot carriers from interband and intraband transitions in large noble metal nanoparticles
由金属纳米结构中的局域表面等离子体激元衰变产生的热电子具有改变微电子、光电探测和其他光电应用的潜力。然而，在现实的纳米结构，特别是带间和带内跃迁的相对重要性的热载流子产生的理解，仍然是不完整的。在这里，我们报告的理论预测的热载流子产生率的球形纳米粒子的贵金属银，金和铜的直径可达30纳米从一种新的原子线性标度的方法。随着纳米颗粒尺寸的增加，相对于表面使能的sp带到sp带跃迁，从d带到sp带的带间跃迁的相对重要性增加。我们发现，热空穴产生率的特点是由一个峰值在d带的开始，而相应的峰值的位置在热电子分布可以通过照明频率进行控制。相反，带内跃迁产生热电子，但相对冷的空穴。重要的是，增加环境的介电常数去除了从带间跃迁产生的热载流子，同时增加了从带内跃迁产生的热载流子的数量。从我们的工作中获得的见解使纳米粒子的设计能够通过其材料成分，尺寸和介电环境来实现特定的热载体应用。
2022-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Quantum hot carrier spectra in plasmonic catalysis
Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）；Nankai University（南开大学）；Donostia International Physics Center（多诺西亚国际物理中心）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）
本文通过原子级模拟揭示等离激元催化中热载流子的量子化分布随纳米颗粒尺寸减小而增强，提升氧的振动激发与解离效率，为选择性控制和非热能量转换提供新途径。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Hot Carrier Dynamics in GaN and its Impact on the Efficiency Droop
GAN是照明技术的关键材料。然而，GAN发光器件中的核心载流子输运和超快动力学尚未完全理解。我们提出了第一性原理计算的载流子动力学在GAN中，专注于电子-声子（e-ph）散射和冷却和纳米级的热载流子的动力学。我们发现，e-ph散射是显着更快的空穴相比，电子，和热载流子与初始0.5 $-$ 1 eV的过剩能量，空穴需要一个显着更短的时间（$\sim$ 0.1 ps），以放松到带边相比，电子，这需要$\sim$ 1 ps。热载流子动力学中的不对称性被证明是源自于价带简并度，与电子相比空穴的较重有效质量，以及在价带和导带中耦合到不同声子模式的细节。我们发现，热电子的缓慢冷却和它们的弹道平均自由程（超过3 nm）是GAN发光二极管效率下降的一个可能原因。总之，我们的工作揭示了GAN中热载流子的超快动力学和效率下降的纳米级起源。
2017-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic theory of hot carrier relaxation in large plasmonic nanoparticles
本文提出一种原子论方法，通过求解密度矩阵运动方程预测大型Au和Ag纳米颗粒在连续波光照下的热载流子布居，并研究了材料、尺寸、电子温度及弛豫模型的影响。
2023-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Efficient hot carrier dynamics in near-infrared photocatalytic metals
光激发金属可以产生高能热载流子，其受控产生和提取是技术应用的一个有前途的途径。虽然Au族金属中的热载流子动力学已被广泛研究，但在中红外和近红外Pt族金属范围内的光激发载流子动力学的微观描述仍然很少。由于这些材料广泛用于催化，最近，在等离子体催化，其微观载体动力学特性是至关重要的。我们采用\emph{ab initio}多体微扰理论研究了体相Pd和Pt中的热载流子产生、弛豫时间和平均自由程。我们发现，在这种金属中的光激发载流子的直接光学跃迁主要产生在近红外范围。我们还发现，电子-声子质量增强参数Pt是16 $\%$高于Pd，这一结果有助于解释几个实验结果显示出不同的趋势。此外，我们预测Pd（Pt）热电子具有高达35 fs（24 fs）的总弛豫时间，发生在约0.5 eV（1.0 eV）以上的费米能量。最后，当受到范围从0.4到1.6 eV的激发能时，可以在Pd（110）和Pd（100）的纳米膜中实现有效的热电子产生和提取。
2022-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of Hot Carrier Extraction in Metal Halide Perovskite Solar Cells
该研究在(FA,Cs)Pb(I, Br, Cl)3钙钛矿太阳能电池中证实了热载流子提取，其效应区别于晶格加热，并在高功率下产生非饱和光电流。
2023-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Unified description of thermal and nonthermal hot carriers in plasmonic photocatalysis
本文提出统一框架，定量比较热与非热热载流子对银纳米颗粒上O$_2$解离的影响，揭示非热载流子在低温或高强度下促进解离及速率转变机制。
2025-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast hot carrier relaxation in silicon monitored by phase-resolved transient absorption spectroscopy
采用基于相位分辨瞬态吸收光谱的少周期光脉冲方法，研究了硅（100）中热载流子的弛豫动力学。在低于5 fs的光脉冲激发下，强烈的电子-声子耦合导致了时间常数为10 fs的超快动量弛豫。热载流子的热化发生在150 fs的时间常数上，从Drude模型中提取的碰撞时间的时间演化中可见。我们发现增加的碰撞时间从3 fs的最短的时间尺度与饱和度在约18 fs。此外，热载流子系综的光学有效质量也在超快时间尺度上演化，具有从0.7 $m_e$到约0.125 $m_e$的双指数减小以及4 fs和58 fs的时间常数。电子质量动力学以及动量，能量和碰撞散射时间与前所未有的时间分辨率的信息是重要的所有热载流子光电子器件。
2021-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Carrier Localization in Pnictogen-Based Chalcohalides from Defect-Bound Hot Polarons
University of Oxford（牛津大学）；South China University of Technology（华南理工大学）；Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）；Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)（加泰罗尼亚研究与高级研究学院）；Helmholtz-Zentrum Dresden – Rossendorf（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；National Taiwan University（台湾大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Harvard University Center for the Environment（哈佛大学环境中心）
本文研究了一维结构BiSBr中缺陷诱导的载流子局域化机制，发现空位通过形成缺陷束缚热极化子导致显著的外禀自陷，揭示了缺陷、晶格耦合与激发态载流子输运之间的相互作用。
2026-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Hot Carrier and Surface Recombination Dynamics in Layered InSe Crystals
层状硒化铟（InSe）是一种范德华固体，已成为一种有前途的材料，用于高性能的太阳能电池。光电参数，如热载流子寿命和表面复合速度，是至关重要的光转换效率，但在很大程度上未开发的In Se。在这里，这些关键的物理性质的层状InSe的测量与飞秒瞬态反射光谱。热载流子冷却过程是通过声子散射发生的。表面复合速度和双极扩散系数提取的泵能量依赖的瞬态反射动力学使用自由载流子扩散模型拟合。提取的表面复合速度是大约一个数量级大于甲基铵碘化铅钙钛矿，这表明表面复合是一个主要来源的InSe中的光生载流子损失。提取的双极扩散系数与先前报道的InSe载流子迁移率的值是一致的。
2019-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Phononic engineering with nanostructures for hot carrier solar cells
热载流子太阳能电池长期以来一直被认为是寻找高效光伏器件的有吸引力的竞争者，但其制造需要解决两个重要的材料挑战：找到具有大幅降低的载流子冷却速率的材料和实现选择性能量接触以提取光生载流子。本文研究了利用吸收体声子工程来降低载流子冷却速率的问题。载体冷却的物理探索和其他作者的实验数据进行了讨论，以评估国家的最先进的纳米结构材料的PV转换的潜力。基于这些纳米结构中的热化并假设所有其他方面都是理想的，初步计算得出，在2500个太阳下的效率为54%，而完全没有热化的效率为54%。声子带隙工程，以进一步减少载流子冷却或降低阈值浓度进行了讨论。
2006-11-02 cond-mat.mtrl-sci
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
Nonlocal Manipulation of Dimer Motion at Ge(001) Clean Surface via Hot Carriers in the Surface States
利用扫描隧道显微镜在80 K以下研究了Ge（001）表面上电子隧穿悬挂键态引起的拓扑缺陷的非局域一维运动。运动的方向既取决于表面态载流子的能量，也取决于缺陷和隧穿点之间的距离。结果解释使用电子激发模型由热载流子注入到表面状态。运动的临界距离是各向异性的，并且与表面态的能带结构一致。
2005-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Hot Carrier Dynamics in Operational Metal Halide Perovskite Solar Cells
本文通过高功率瞬态吸收测量研究了工作状态下三卤化物钙钛矿太阳能电池的热载流子弛豫动力学，揭示了载流子密度、输运和提取之间的复杂相互作用及电子与空穴的非等效贡献。
2024-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Photo-excited Hot Carriers in Hydrogenated Amorphous Silicon Imaged by 4D Electron Microscopy
非晶半导体中的电荷载流子的动力学与晶体半导体中的电荷载流子的动力学根本不同，这是由于缺乏长程序和高缺陷密度。尽管密集的技术驱动的研究兴趣和存在完善的实验技术，如光电导飞行时间和超快光学测量，在非晶半导体中的光激发载流子的动力学的许多方面仍然知之甚少。在这里，我们展示了直接成像的载流子动力学的空间和时间光激发后，在氢化非晶硅（a-Si：H）的扫描超快电子显微镜（SUEM）。我们观察到一个意想不到的制度，快速扩散后立即光激发，随着自发的电子-空穴分离和原子无序引起的电荷捕获。我们的研究结果表明，丰富的动态热载流子输运在非晶半导体，可以揭示直接成像的基础上SUEM。
2016-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for Extraction of Photoexcited Hot Carriers from Graphene
我们报告的非平衡热载流子提取石墨烯的栅极依赖的光电流研究的证据。与连续波激光激发相比，飞秒脉冲激光激发的扫描光电流表现出不寻常的门依赖性。功率依赖性研究进一步证实，在金属/石墨烯接触处提取的光载流子是非平衡热载流子。热载流子提取被发现是最有效的狄拉克点附近的载流子寿命达到最大。这些观测结果不仅为石墨烯的热载流子提取提供了证据，而且为石墨烯基热载流子光电子学的发展打开了大门。
2012-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of hot-carrier generation in bimetallic plasmonic catalysts
针对双金属等离子体催化纳米反应器缺乏系统理论认识的问题，本研究采用原子级量子力学建模，对比了不同Au-Pd纳米结构的热载流子产生速率，揭示了天线-反应器结构的性能优势及影响因素，为相关能量转换应用提供理论支撑。
2023-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent transport properties in GaMnAs-based spin hot-carrier transistors
研究了GaMnAs基三端半导体自旋热载流子晶体管（SSHCT）结构的自旋相关输运性质。集电极电流IC、发射极电流IE和基极电流IB的发射极-基极偏置电压VEB依赖性表明，电流传输比α（= IC / IE）和电流增益β（= IC / IB）分别为0.8-0.95和1-10，这意味着GaMnAs基SSHCT具有电流可放大性。此外，我们还观察到了隧穿磁电阻（TMR）比随偏压的增加而振荡的现象，这可以用GaMnAs量子阱中的共振隧穿效应来解释。
2007-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Hot carrier-assisted switching of the electron-phonon interaction in 1$T$-VSe$_2$
我们用强红外激光脉冲扰动三维电荷密度波材料1 $T$ $_2$的电子态和振动态。利用时间分辨和角度分辨光电子能谱技术，获得了光致热载流子动力学和非平衡准粒子谱函数的超快照。从含时谱函数中提取了热载流子温度和含时电子自能，揭示了非相干电子-声子相互作用在$(200 \pm 40)$ ~fs的时间尺度上将晶格加热到电荷密度波临界温度以上.密度泛函微扰理论计算表明，热载流子的存在改变了整体声子色散，并淬灭了有效的低能声学声子散射通道，从而导致实验观察到的新的准平衡态。
2020-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Hot-carrier dynamics in InAs/AlAsSb multiple-quantum wells
研究了II型InAs/AlAs $_{0.16}$ Sb $_{0.84}$多量子阱样品的光激发载流子动力学随激发光子能量和晶格温度的变化。使用近红外泵浦脉冲进行时间分辨测量，光子能量接近和高于带隙，用太赫兹探测脉冲探测。瞬态太赫兹吸收的特征在于多上升，多衰减功能，捕获长寿命的衰减时间和亚稳态的过剩光子能量为$>100$ meV。对于足够的过剩光子能量，亚稳态的激发之后是到长寿命状态的跃迁。长寿命态的激发依赖性映射到近直接带隙（$E{_g}$）态密度上，其Urbach尾低于$E{_g}$。随着温度的升高，由于无意缺陷态的声子相互作用的增加以及热载流子$>E{_g}$的声子稳定，长寿命衰减时间增加$<E{_g}$。另外，在平台的开始之上的俄歇（和/或陷阱辅助俄歇）散射也可以有助于更长的热载流子寿命。同时，初始衰变分量对激发能和温度有很强的依赖性，反映了价带和缺陷态之间复杂的初始能量转移，为进一步延长热载流子的寿命提供了技术应用的方法。
2021-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Order of Decay of Mobile Charge Carriers in P3HT:PCBM Solar Cells
有机太阳能电池的载流子动力学受到捕获的强烈影响，并允许得出限制光伏性能的损耗机制的结论。在这项研究中，我们推导出的移动载流子的复合顺序Δ。对于退火的P3HT：PCBM太阳能电池，它使我们能够精确定位的主导重组的移动与捕获的载流子在尾部状态。虽然在光照下暴露于氧气30小时后，特征尾态能量从约40 meV上升到约100 meV，但Δ仅从1.70微弱下降到1.62：这对应于向陷阱辅助复合的轻微偏移。
2013-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Exciton-phonon Coupling Controls Exciton-polaron Formation and Hot Carrier Relaxation in Rigid Dion-Jacobson Type Two-Dimensional Perovskites
本研究结合超快光谱与电子结构计算，揭示刚性Dion-Jacobson型二维钙钛矿中激子的极化子特性，发现定向配体修饰可调控激子-声子耦合等过程，为定制性能的混合半导体开发提供依据。
2023-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Trends in hot carrier distribution for disordered noble-transition metal alloys
本文提出基于JDOSK的新方法预测无序金属合金的热载流子生成趋势，并发现Ni50Pd50因铁磁性在800 nm和1550 nm光照下分别比Cu50Ag50提升3.4倍和19倍。
2024-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen doping of P3HT:PCBM blends: Influence on trap states, charge carrier mobility and solar cell performance
采用电流-电压、热刺激电流（TSC）和线性升压电荷提取（CELIV）测试技术研究了氧对P3 HT：PCBM（聚3-己基噻吩：[6，6]-苯基C61丁酸甲酯）太阳电池性能的影响。暴露于氧导致载流子浓度提高和载流子迁移率降低。此外，观察到更深陷阱的增强形成，尽管发现陷阱的总体密度不受氧气暴露的影响。借助宏观模拟，通过求解一维Poisson方程、连续性方程和漂移扩散方程组，研究了载流子迁移率降低和载流子密度增加对太阳能电池主要参数的影响，与实验结果一致.
2010-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Charge Carrier Concentration and Temperature Dependent Recombination in Polymer Fullerene Solar Cells
我们对聚（3-己基噻吩）：[6，6]-苯基-C_（61）丁酸甲酯异质结太阳能电池进行了温度依赖的瞬态光伏和光电流测量。我们发现了一个强烈的载流子浓度和温度依赖的朗之万复合前因子。所观察到的复合机制进行了讨论，在双分子复合。实验结果进行了比较与载流子提取线性增加电压（光CELIV）的测量上完成的相同的共混体系。我们解释的载流子动力学，下面的表观顺序大于2，在高斯态密度的尾部状态的动态捕获的电荷。
2009-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Picosecond dynamics of hot carriers and phonons and scintillator non-proportionality
我们已经开发了一个模型，描述了非热载流子和声子输运的基础上的非比例响应的振荡器。我们表明，在光子吸收后立即产生的e-h分布的热化可能需要比非比例信号形成的时间更长。载流子和LO声子分布在此期间保持非简并在准平衡温度远远超过室温。我们解决平衡方程描述在热的双极等离子体的电子/空穴和声子的能量交换。考虑到动态屏蔽，我们计算在所有温度下的双极扩散系数。NaI的非比例光产额计算结果与实验数据一致。我们讨论了一个非平衡模型的影响，比较其预测与模型的基础上运输的热化载体。最后，非平衡效应的证据建议的非比例曲线的形状和广泛的分散体中观察到的数据在阈值附近的K-浸渍光谱。预测曲线的比较表明，在7-8 eV的范围内的变形电位值良好的协议。
2012-06-08 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
Ultrafast transport of laser-excited spin polarized carriers in Au/Fe/MgO(001)
一个时域的方法来探测热载流子引起的自旋动力学演示。实验在外延Au/Fe/MgO（001）中进行，其中自旋极化热载流子在Fe层中被35 fs的激光脉冲激发。它们传播到Au表面，在那里通过磁致二次谐波产生检测到瞬态自旋极化。在交换分裂的Fe能带结构中激发的多数和少数热载流子的能量不同导致它们在Au中的寿命与自旋无关。因此，以不同速度超扩散传播的两个自旋极化电流贡献导致约100 fs持续时间的自旋电流脉冲。
2011-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Multi-Pulse Terahertz Spectroscopy Unveils Hot Polaron Photoconductivity Dynamics in Metal-Halide Perovskites
金属卤化物钙钛矿（MHP）中热载流子的行为为理解材料中载流子-声子耦合的细节以及高效热载流子和载流子倍增太阳能电池的未来发展提供了有价值的基础。虽然在冷却过程中的载流子种群动力学已被深入研究，热载流子性质的演变，即热载流子迁移率，仍然在很大程度上未被探索。为了解决这个问题，我们引入了一种新的超快可见泵浦-红外推-太赫兹探测光谱（PPP-THz）来监测甲基碘化铅铵中冷却载流子的实时电导率动态。我们发现，在光学沉积能量的载流子，这是典型的带传输的流动性下降。令人惊讶的是，电导率恢复动力学是不相称的带内弛豫测量通过一个类似的实验与红外探针（PPP-IR），并表现出可忽略不计的热载流子的密度的依赖性。这些结果和动力学模型揭示了高度局域化的晶格加热对热电子态迁移率的重要性。这种集体极化子晶格现象可能有助于在MHP中观察到的不寻常的量子物理学，并且应该在利用热载流子的设备中考虑。
2021-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Enhancing Hot Carrier Collection for Solar Water Splitting with Plasmonic Titanium Nitride
利用表面等离子体激元衰变产生的热电子是提高太阳能技术转换产率的新范例。氮化钛（TiN）是一种新兴的等离子体陶瓷，其提供与CMOS技术的兼容性、耐腐蚀性以及机械强度和耐久性，因此优于贵金属（即，Au、Ag）在成本、机械、化学和热稳定性方面的性能。在这里，我们表明，等离子体TiN纳米粒子产生25%的光电流增强比Au纳米粒子装饰在TiO2纳米线的光电化学水分裂。我们的研究结果强调，TiN提供了优越的性能，在热载流子产生由于增强的吸收效率，增加的电子平均自由程，并形成欧姆结与TiO 2的能力，从而使一个非常有效的电子收集等离子体Au纳米粒子无法实现。我们的研究结果表明，过渡金属氮化物使实用的等离子体激元器件具有增强的性能，用于太阳能转换。
2016-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Hot Carrier Organic Solar Cells
本文结合噪声光谱与数值建模证明，普通本体异质结有机太阳能电池因能量无序和能量选择提取而表现为热载流子器件，可产生最高约0.2 V的热电压增益。
2025-02-20 cond-mat.mtrl-sci
The impact of hot charge carrier mobility on photocurrent losses in polymer-based solar cells
无序有机系统中电荷提取的典型特征是分散传输，这意味着对器件性能产生负面影响的载流子迁移率的分布。色散输运通常被理解为源自热载流子的时间依赖性迁移率，其随着在态密度的弛豫期间过量能量的损失而降低。与此相反，我们通过光子能量，电场和膜厚度的载流子迁移率的独立性，在有机太阳能电池中的色散光电流起源于不从多余的能量在热载流子热化过程中的损失，而是从载流子密度的损失，在运输过程中的陷阱状态。我们的研究结果强调，进一步的努力应该是针对最小化陷阱态密度，而不是控制在态密度内的热载流子的能量弛豫。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Aspect ratio controls hot-carrier generation in gold nanobricks
本文结合Maxwell方程与大规模紧束缚模拟评估Fermi黄金定则，研究了金纳米砖块中热载流子的生成，发现其高度依赖于纵横比与光偏振，为定制化器件应用提供了设计指导。
2024-12-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Hot carrier diffusion in graphene
我们报道了石墨烯中电荷输运的光学研究。利用高空间分辨率的超快泵浦-探测技术研究了热载流子在外延石墨烯和还原氧化石墨烯样品中的扩散。热载流子的时空动力学的点状激发后进行监测。在外延石墨烯和还原氧化石墨烯样品中分别测量到11，000和5，500平方厘米每秒的载流子扩散系数，载流子温度为3，600 K。所展示的光学技术可用于石墨烯输运性质的非接触和非侵入性原位检测。
2011-02-07 cond-mat.mes-hall 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
Importance of surface oxygen vacancies for ultrafast hot carrier relaxation and transport in Cu$_2$O
Cu $_2$ O作为光电化学水分解电极具有吸引人的特性，但其实际性能受到界面电荷提取效率低下的严重限制。利用混合密度泛函理论，我们研究了在实验上观察到的（$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$）R30 $^{\circ}$重构的主（111）面中氧空位（V $_\mathrm{O}$）对载流子的俘获过程.我们的研究结果表明，这些V $_\mathrm{O}$是双电离和相关的缺陷态强烈抑制电子输运。特别地，单电荷V $_\mathrm{O}$的激发电子态在非辐射电子捕获过程中起着至关重要的作用，其捕获系数约为10 $^{-9}$ ~cm $^3$ /s，寿命为0.04~ps，解释了实验观察到的超快载流子弛豫。这些结果强调，工程的表面V $_\mathrm{O}$化学将是一个关键的步骤，优化铜$_2$ O光电极应用。
2021-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Efficiency Comparison between Carrier Multiplication and Down-Conversion 3rd Generation Solar Cell Designs
超过单结太阳能电池的细致平衡限制的方法包括下转换高能光子以产生两个光子;以及载流子倍增，由此高能光子产生多于一个的电子-空穴对。这两种方法以类似的方式遵守能量守恒，并且在太阳能电池中有效地产生更高的电流。由于这种相似性，人们一直认为这两种方法之间没有热力学差异。在这里，我们比较了这两种方法，使用一个广义的方法的基础上基尔霍夫辐射定律，并开发一个新的模型载波倍增。我们证明，有一个熵的罚款支付试图完成所有在一个分裂的载流子倍增系统，给一个小的热力学-因此效率-光谱分裂之前到达太阳能电池的优势。我们表明这一点，分析使用的基本热力学恒等式的推导，数值求解的最大效率，一般使用发热参数。我们的结果修改了现有的文献中的熵产生限制在太阳能电池，并创建一个新的区别第三代光伏技术。
2011-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Hot Carrier Dynamics in InAs-AlAsSb Core-Shell Nanowires
半导体纳米线（NW）由于其小尺寸而显示出强大的热载流子效应的证据。这些纳米结构中由光吸收产生的热载流子的弛豫动力学在光电子器件和高效太阳能电池（例如热载流子太阳能电池）中是非常重要的。在各种III-V族半导体中，砷化铟（InAs）纳米线由于其高光吸收率和高迁移率而成为其在先进光捕获器件中的应用的有希望的候选者。在这里，我们调查的InAs-AlAsSb核壳纳米线，以及裸芯InAs纳米线，使用超快泵浦探测光谱与广泛调谐的泵浦和探测能量的热载流子动力学。我们已经发现，纵向光学（LO）声子的寿命为2.3 ps和热电子的寿命约为3 ps和30 ps的载流子-载流子相互作用和电子-声子相互作用，分别。此外，我们已经调查了在AlAsSb壳的电子状态，并发现，尽管在导带的核-壳设计的大的带偏移，激发载流子保持在壳长于100 ps。我们的研究结果表明，等离子体量身定制的核-壳纳米线的有效的光收集设备，这可能打开潜在的途径，提高光伏太阳能电池的效率的证据。
2022-10-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Steady-state distributions of carrier concentration and recombination rates in a solar cell under operating conditions
本研究通过一维数值模拟探究光照与偏压对同质pn结太阳能电池载流子及复合率稳态分布的影响，揭示漂移主导载流子分布转变，提出优化电场可提升电池性能，为降低稳态复合率提供新思路。
2024-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Variable Temperature and Carrier-Resolved Photo-Hall Measurements of High-Performance Selenium Thin-Film Solar Cells
本研究采用载流子分辨光霍尔技术与变温霍尔测量研究硒的载流子特性，结合器件模拟解决表征差异，深化对硒光电子特性的理解，为高效硒太阳能电池开发提供指导。
2024-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of Electron Trapping by Defect Midgap State and Quantum Confinement to Optimize Hot Carrier Effect in a Nanowire Structure
本研究通过构建包含电子-声子散射和缺陷中间带隙态电子俘获两种机制的模型，解释了纳米线阵列中热载流子效应对直径的非单调依赖性，为优化纳米线太阳能电池效率提供了指导。
2024-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation of plasmonic hot carriers from d-bands in metallic nanoparticles
我们提出了一种方法来掌握众所周知的挑战，在金属纳米粒子的等离子体激元诱导的热载流子速率的d-波段的计算的贡献。我们概括了广泛使用的球阱模型的纳米粒子波函数平坦的d-波段使用的包络函数技术。使用费米的黄金法则，我们计算的热载流子的产生率后，由于从d-带状态到一个sp-带状态或从一个sp-带状态到另一个sp-带状态的过渡的等离子体激元的衰变。我们将此理论应用于半径为20~nm的球形银纳米粒子，并研究了热载流子速率对d带能量的依赖关系。我们发现，对于半径小于2.5nm的纳米粒子，热载流子的产生主要是由sp带态到sp带态的跃迁引起的，而对于较大的纳米粒子，热载流子的产生主要是由d带态到sp带态的跃迁引起的.
2020-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competing mechanisms of dominant radiative and Auger recombination in hot carrier generation in III-V semiconductor nanowires
通过对比两类晶体质量不同的III-V半导体纳米线，发现低晶体质量的InGaAs纳米线因n型电导率增加导致Auger复合速率更高，从而表现出更强的热载流子效应，为高效热载流子吸收器件的优化提供了新思路。
2024-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical transitions and energy relaxation of hot carriers in Si nanocrystals
采用原子紧束缚方法对硅纳米晶中热载流子的动力学进行了理论研究。辐射，俄歇和声子辅助过程被认为是。电子和空穴之间的俄歇式能量交换被认为是系统中最快的过程。而热电子-空穴对的能量弛豫则受单个光学声子发射的控制。对于小纳米晶体中相当多的态，单声子过程被能量守恒定律排除。
2010-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectral and polarization dependencies of luminescence by hot carriers in graphene
从理论上考虑了石墨烯中热载流子的带间跃迁引起的发光。在中和近红外光谱区的发射与能量和浓度的热载流子的依赖关系进行了分析，它们是由所施加的电场和栅极电压。偏振依赖性由传播方向与石墨烯片的法线之间的角度确定。从外延石墨烯的大规模面积样品和从剥离的石墨烯的微观结构的辐射的特性被认为是。还给出了发射的平均角度效率。
2010-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot carrier dynamics in a dispersionless plasmonic system
利用泵浦-探测技术研究了宽波长无色散等离子体结构中的热载流子动力学，时间分辨率为45 fs。通过同时测量微分透射率和反射率，研究了直接激发和等离子体激元产生的热载流子对低能探测等离子体激元的作用。虽然对于热电子和等离子体激元产生的热电子，泵浦注量与衰减时间的依赖性是线性的，但是当泵浦与X对称点接近共振时，衰减时间随泵浦注量的平方而变化。800 nm简并泵浦-探测测量的衰减时间突出了表面（反射）和体（透射）机制的差异。对于不同的激发能，对应于热载流子弛豫的衰减时间在1 - 3 ps范围内。由等离子体到热载流子转换和电子-电子散射过程控制的上升时间对于热载流子和热等离子体激元激发情况为约200 fs，当泵浦与X对称点处的带间跃迁共振时增加到约485 fs。
2019-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Hot-carrier generation in bimetallic Janus nanoparticles
Imperial College London（帝国理工学院）；Beijing Computational Science Research Centre（北京计算科学研究中心）
本研究通过原子级建模方法，研究了双金属Janus纳米颗粒中热载流子的产生，发现Ag-Au体系在太阳光下产生率最高，且电场垂直于界面时产生率最大，为高效热载流子器件设计提供指导。
2025-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Hot electron attenuation of direct and scattered carriers across an epitaxial Schottky interface
本文用弹道电子发射显微镜（BEEM）研究了不同NiSi_2厚度的NiSi_2/n-Si（111）外延界面上直接和散射载流子的热电子输运。我们发现在NiSi_2中散射热电子的BEEM透射率在所有厚度下都明显低于直接热电子的BEEM透射率。有趣的是，散射热电子的衰减长度被发现是两倍大于直接热电子。散射热电子的BEEM透射率较低是由于注入热空穴的非弹性散射，而散射热电子的衰减长度较大是由于注入和散射热电子的能量分布不同以及在较低能量下直接热电子在NiSi_2中的衰减长度增加所致。
2013-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Hot-Carrier Luminescence in Multilayer Reduced Graphene Oxide Nanospheres
我们报道了一种通过增强载流子散射而不是直接改变多层还原氧化石墨烯（rGO）纳米球中的能带结构来促进石墨烯材料中的光致发光发射的方法。我们有意地卷曲石墨烯层以形成纳米球，通过用球形聚合物模板还原氧化石墨烯来操纵载流子散射。这些纳米球产生热载流子发光，与平面纳米片相比，发射效率提高了十倍以上。随着激发功率的增加，纳米球的热载流子发光表现出异常的光谱红移，其动力学特征与增强的电子-声子耦合有关。这些实验结果可以通过考虑屏蔽库仑相互作用得到很好的理解。随着载流子密度的增加，降低的屏蔽效应促进载流子散射，这增强了来自这种多层rGO纳米球的热载流子发射。这种载波散射的情况下，进一步证实了泵浦探测测量。
2013-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Unraveling Quantum Size-Dependent Optoelectrical Phenomena in Hot Carrier Quantum Well Structures
本文研究了不同厚度量子阱对p-i-n InGaAs/InAlAs异质结构二极管中热载流子光电特性的影响，发现宽量子阱热载流子效应更强，开路电压与量子限制相关，短路电流源于势垒层，为热载流子太阳能电池优化提供了依据。
2025-07-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unravelling a Zigzag Pathway for Hot-Carrier Collection at CH3NH3PbI3/Graphene Interfaces
由能量远高于带隙的光子激发的光激发的深带热载流子的捕获对于光伏和光电应用是非常重要的，因为它直接关系到光子到电子转换的量子效率。通过采用时间分辨光致发光和最先进的时域密度泛函理论，我们揭示了有机-无机杂化钙钛矿中的光激发热载流子更喜欢曲折的界面电荷转移路径，即，热载流子在它们达到电荷分离状态之前在CH 3 NH3 PbI 3和石墨烯之间来回转移。在量子相干性和层间振动模式的驱动下，在石墨烯-石墨烯界面处的这一路径需要大约400飞秒，比CH 3 NH3 PbI 3内的弛豫过程（几皮秒）快得多。我们进一步证明，传输速率的途径可以进一步提高界面缺陷。我们的工作提供了一个新的见解的基本理解和精确操纵的热载流子动力学在复杂的超导体-石墨烯界面，铺平了道路，高效的光伏和光电器件优化。
2020-07-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Hot-Carrier Generation in Plasmonic Nanoparticles: The Importance of Atomic Structure
金属纳米颗粒对于等离子体增强的热载流子的产生是有吸引力的，这可以在光化学反应中利用。在这项工作中，我们使用第一性原理模拟分析了光子吸收、等离子体激元形成以及随后通过等离子体激元退相产生热载流子的相干飞秒动力学。我们预测了小金属纳米颗粒中的能量和空间热载流子分布，并表明热电子的分布对局部结构非常敏感。我们的研究结果表明，表面网站表现出增强的热电子产生相比，散装的纳米粒子。虽然分布的细节取决于颗粒的尺寸和形状，但作为一般趋势，较低配位的表面位点如角、边缘和{100}面表现出比较高配位的表面位点如{111}面或芯位点更高比例的热电子。因此，目前的结果表明，如何热载流子可以通过精心设计的原子尺度的结构，在纳米级系统进行定制。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Impact Excitation by Hot Carriers in Carbon Nanotubes
从理论上研究了碳纳米管中分子内热载流子诱导碰撞电离和激发过程的效率。电子限制和减少屏蔽导致大大增强的激发效率超过那些在散装材料。强激子耦合有利于中性激发电离，而影响机制填充一组不同的状态比光激发产生的。激发速率受光学声子激发的强烈影响，并得到了激发速率与场强和光学声子温度的简单标度。
2006-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hot carrier distribution engineering by alloying: picking elements for the desired purposes
提出基于DFT的计算方法研究金属合金光生热载流子分布，按电子结构分类元素并揭示不同组合对热载流子能量分布的调控机制，为合金化热载流子分布工程提供元素匹配工具包。
2024-02-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
