Photoinduced Absorption within Single-Walled Carbon Nanotube Systems
本文研究了光敏聚合物/富勒烯/纳米管异质结在近红外波段的光吸收特性。在无规相位近似下，将泵浦-探测光谱和线性响应含时密度泛函理论相结合，（TDDFT-RPA）我们阐明了（6，5）和（7，5）单壁碳纳米管（SWNTs）中的$E_{11}$跃迁的激发态动力学，并与聚（3-己基噻吩-2，5-二基）（P3 HT）和[6，6]-苯基-C $_{61}$ -丁酸甲酯（PCBM）。发现光致吸收峰的出现主要与光漂白峰的宽度和单壁碳纳米管体系的载流子密度有关。对于混合的SWNT样品，PB峰太宽而不能观察到PA峰，而在P3 HT/PCBM/SWNT混合样品中，P3 HT充当空穴受体，通过激子离域使PB峰变窄，这揭示了PA峰。我们的研究结果表明，PA峰起源于在激发的电子和空穴的存在下的带隙的加宽。这些结果对包括单壁碳纳米管在内的新型有机光伏异质结的开发具有重要意义。
2016-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Semiconducting Monolayer Materials as a Tunable Platform for Excitonic Solar Cells
最近出现的二维单层材料具有可调的光电性能和高载流子迁移率提供了新的机会，高效，超薄激子太阳能电池替代那些基于共轭聚合物和小分子供体。使用第一性原理密度泛函理论和多体计算，我们证明，单层的六方氮化硼和石墨烯（CBN）结合常用的受体，如PCBM富勒烯或半导体碳纳米管可以提供激子太阳能电池与可调的吸收带隙，施主-受体界面能带对准，和功率转换效率，以及新颖的设备架构。对于CBN-PCBM器件的情况下，我们预测的限制的功率转换效率是在10 - 20%的范围内，这取决于CBN单层结构。我们的研究结果表明，在可调的，高效的，无聚合物的薄膜太阳能电池，其中未开发的激子和载流子传输制度发挥作用的单层材料的可能性。
2012-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
How to Reduce Charge Recombination in Organic Solar Cells: There Are Still Lessons to Learn from P3HT:PCBM
抑制电荷复合是有机太阳能电池成为商业现实的关键。然而，仍然没有结论性的图片复合损失是如何影响的复杂的纳米形态。在这里，通过重新审视P3HT：PCBM共混物提供了新的见解，该共混物仍然是减少重组的最佳表现者之一。通过改变退火过程中的小细节，制备了两种模型形态，其在相分离、分子有序性和相纯度方面不同，如电子断层扫描和光学光谱所揭示的。这两个系统的行为非常相似，相对于电荷的产生和运输，但在双分子复合显着不同。只有含有高结晶质量和纯度的P3HT聚集体的系统被发现实现异常低的重组率。高质量的聚集体支持电荷离域，这有助于在遇到自由载流子时形成的界面电荷转移态的再解离。对于具有优化形态的器件，发现了异常长的空穴扩散长度，这使得它们即使在300 nm的厚结中也可以作为肖克利型太阳能电池工作。相反，遇到率和相分离域的大小似乎不那么重要。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Generative Machine Learning Models for the Deconvolution of Charge Carrier Dynamics in Organic Photovoltaic Cells
UNSW（新南威尔士大学）
提出机器学习框架eta-LLODE，从P3HT:PCBM电池的时间分辨电荷提取测量中解耦并重建电荷载流子提取动力学，通过可解释潜在空间支持实验条件插值与外推，为太阳能电池器件研究提供预测工具。
2025-11-02 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Distinguishing Carrier Transport and Interfacial Recombination at Perovskite-Transport Layer Interfaces Using Ultrafast Spectroscopy and Numerical Simulation
本文利用超快太赫兹光谱、光学测量和数值模拟，研究钙钛矿与C60、PCBM、Spiro-OMeTAD三种传输层界面的载流子提取与复合，确定了提取速度和双极扩散系数，并据此提出改进器件性能的明确方向。
2024-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in a Semiconductor with Mobile Carriers via Low-Level Nonmagnetic Doping
我们发现，掺杂的立方黄铁矿，这是一个抗磁性半导体，成为铁磁性时，$p$型掺杂。我们还发现，这种材料可以表现出高自旋极化隧穿和运输设备。这些结果是基于第一性原理电子结构和输运计算。这说明了使用$p$型掺杂没有磁性杂质作为获得铁磁半导体行为的策略，与自旋电子应用，需要磁有序和良好的流动性的影响。这是一种很难通过用磁性杂质掺杂半导体来实现的组合。我们表明，磷和砷可能是实现这种行为的有效掺杂剂。
2021-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Extreme-Band-Gap Semiconductors with Shallow Dopants and Mobile Carriers
该研究结合类氢玻尔模型与第一性原理缺陷计算，发现带隙高达9.5 eV的材料仍可具备浅掺杂剂和可移动载流子。
2025-06-08 cond-mat.mtrl-sci
A Continuum Theory of Elastic Semiconductors with Consideration of Mobile Charge Inertia
该研究推导了纳入可动载流子惯性的弹性半导体宏观非线性方程，推广了Tiersten的理论，可描述载流子等离子体波与弹性波的相互作用，还拓展了可动电荷内能密度的温度依赖关系，方程采用SI单位制。
2024-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Probing Mobile Charge Carriers in Semiconducting Carbon Nanotube Networks by Charge Modulation Spectroscopy
半导体单壁碳纳米管（SWCNT）的溶液处理网络作为下一代电子器件和电路的材料引起了相当大的关注。然而，单壁碳纳米管网络组成对微观水平上的电荷传输的影响仍然是一个开放和复杂的问题。在这里，我们使用电荷调制的吸收和光致发光光谱探测专门的单手性（6，5）和混合单壁碳纳米管网络场效应晶体管中的移动载流子。观察到基态漂白和电荷诱导的trion吸收特性，以及激子猝灭依赖于施加的电压和调制频率。通过调制的移动载流子密度和纳米管的光学响应的相关性，我们发现，混合单壁碳纳米管网络中的电荷传输强烈依赖于直径，从而带隙的各个物种。移动电荷优先传输的小带隙单壁碳纳米管，特别是在低栅极电压，而大带隙物种只开始参与在较高的载流子浓度。我们的研究结果表明，调制光谱研究纳米管网络晶体管中的电荷传输和突出的重要性，其性能的单壁碳纳米管网络组合物的出色的适用性。
2020-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Shockley Equation Parameters of Organic Solar Cells derived by Transient Techniques
Shockley方程（SE）最初是用来描述pn结的，过去常用来模拟有机太阳能电池（OSC）的电流-电压（j/V）特性。为了获得对复合损失的更详细的理解，我们从对聚（3-己基噻吩-2，5-二基）（P3 HT）：[6，6]-苯基-C $_{61}$丁酸甲酯（PCBM）本体异质结太阳能电池的温度依赖性静态j/V测量确定SE参数，即理想因子和暗饱和电流。正如我们在这里所示，这些参数是直接相关的载流子复合，也成为可访问的瞬态光电压和光电流方法的情况下，场无关的载流子代。虽然以非常不同的方式确定，但发现两个SE参数是相同的。在较宽的温度范围内，静态和瞬态方法的一致性证明了基于满足场无关极化子对解离要求的材料体系的OSC的Shockley模型的有效性。特别是，我们能够再现在不同的光强度和温度下，从各自的nongeminate重组率的光电流。此外，暗饱和电流的温度依赖性$j_0$允许确定的光活性共混物的有效带隙完全符合由于电荷转移吸收的光电流的能量开始的文献值。我们还提出了一个一致的模型，直接涉及的理想因子与自由的复合与捕获的载流子在指数密度的尾态。我们通过热刺激电流测量的数据验证了这一发现。
2012-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Coupled opto-electronic simulation of organic bulk-heterojunction solar cells: parameter extraction and sensitivity analysis
计算机模拟中出现的一个普遍问题是材料和器件参数的数量，这些参数必须通过专门的实验和基于模拟的参数提取来确定。在这项研究中，我们分析了在聚（3-己基噻吩）：[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯（P3 HT：PCBM）为基础的太阳能电池的活性层厚度和电流-电压曲线的短路电流的依赖性的测量。我们已经确定了一组参数值，包括描述实验数据的解离参数。我们的模型与实验的整体协议是好的，然而，在厚度依赖的电流-电压曲线的差异问题的电场在解离过程中的影响。此外，瞬态模拟分析表明，测量的关断光电流可以用于估计载流子迁移率。
2009-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Mobile defects as mediated states for charge-carrier trapping in metal halide perovskites quantum dots
本文针对金属卤化物钙钛矿量子点中缺陷迁移导致的载流子俘获复杂化问题，提出全构型缺陷方法研究移动缺陷介导的两步俘获过程，发现间接俘获可比直接俘获快一个数量级以上，为理解非辐射复合损失及分析电子器件关键缺陷提供了新模型。
2022-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antimony doped Tin Oxide/Polyethylenimine Electron Selective Contact for reliable and light soaking-free high Performance Inverted Organic Solar Cells
我们已经证明了一种高性能的低温溶液处理的电子选择性接触组成的10原子%的锑掺杂的氧化锡（ATO）和中性聚合物聚乙烯亚胺（PEI）。利用ATO/PEI作为电子选择性接触的倒置有机光生伏打（OPV）对于参比P3 HT：PCBM和基于非富勒烯的P3 HT-IDTBR活性层OPV材料系统都表现出高的功率转换效率。重要的是，它示出了所提出的ATO/PEI载体选择性接触提供了无光浸泡的倒置OPV。此外，通过将ATO层的厚度从40 nm增加到120 nm，相应的倒置OPV的功率转换效率保持不受影响，该参数指示所提出的ATO/PEI载体选择性接触对于高性能无光浸泡和可靠的卷对卷印刷解决方案处理的倒置OPV的潜力。
2019-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Highly Mobile Carriers in a Candidate of Quasi-Two-Dimensional Topological Semimetal AuTe$_2$Br
我们报告的晶体和电子结构的非中心对称准二维（2D），候选人的拓扑半金属AuTe 2Br。这种层状化合物的费米面由二维拓扑平凡的电子和非平凡的空穴口袋组成，这些口袋沿着kz方向具有狄拉克锥。我们对单晶的输运测量显示出高度各向异性的、补偿的低密度电子和空穴，它们在低温下都表现出10^5 cm ^2 V ^-1 s ^-1的水平的双稳态迁移率。在高达58 T的磁场中，高迁移率的补偿载流子导致单晶AuTe 2Br中的非饱和抛物线磁阻高达3*10^5。
2019-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Effect of doping on performance of organic solar cells
平面和本体异质结有机太阳能电池的传统模型已经通过在活性层中引入掺杂而扩展。我们已经研究了有机太阳能电池的性能作为掺杂剂浓度的函数。对于本体异质结电池，建模表明，对于大多数研究的材料对（聚-3-己基噻吩，P3 HT，和苯基-C61-丁酸甲酯，PCBM）掺杂降低短路电流密度（JSC），填充因子（FF）和效率。然而，如果本体异质结电池未被优化，即，在低载流子迁移率、不平衡迁移率或非欧姆接触下，则可以通过掺杂来提高效率。对于平面异质结电池，建模表明，如果受体层是n掺杂的，并且供体层是p掺杂的，则可以通过掺杂来增加开路电压、JSC、FF以及因此的效率。相反，当受体为p掺杂，而供体为n掺杂时，FF随着掺杂剂浓度的增加而迅速减小，使得电流-电压曲线变为S形。我们还表明，非欧姆接触的平面异质结电池的性能上的不利影响，可以强烈削弱掺杂。
2011-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of the Photocurrent in Bulk Heterojunction Solar Cells
采用脉冲测量技术研究了聚（3-己基噻吩-2，5-二基）（P3 HT）：[6，6]-苯基-C $_{61}$丁酸甲酯（PCBM）太阳能电池的光电流。对于退火样品，可以确定具有0.52- 0.64 V的相应电压$V_\text{POS}$的最佳对称点（POS）。基于宏观模拟和来自电容-电压测量的结果，我们在电池本体中识别出具有平带条件的该电压，而不是如[Ooi等人，杰·板牙。18（2008）1644]。我们计算了Onsager-Braun后的场相关极化子对解离和Sokel和Hughes后的载流子的电压相关提取。我们的分析可以解释在正向和反向的实验光电流。此外，我们还观察到一个电压无关的光电流偏移。由于这种偏移对器件性能至关重要，我们研究了其对阴极材料和热处理的依赖性。从我们的考虑，我们获得新的洞察光电流的电压依赖性和器件效率的限制。
2010-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Photoexcitation of PbS Nanosheets Leads to Highly Mobile Charge Carriers and Stable Excitons
溶液可加工的二维半导体材料具有可调的厚度和可调的带隙，是一种非常有前途的光电子材料。本文利用光泵浦太赫兹探测光谱研究了不同厚度的二维硫化铅纳米片中自由载流子和激子的性质。通过分析频率依赖的THz响应，发现激子的量子产率很高，自由载流子的散射时间随着纳米片厚度的增加而增加，这归因于较厚纳米片中表面缺陷和配体的影响减小.所讨论的数据提供了厚度为4至16 nm的PbS纳米片的DC迁移率值，其范围为550 - 1000 cm 2/Vs。结果支持胶体2D PbS纳米片用于光电应用的适用性。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Coulomb contribution to Shockley-Read-Hall (SRH) recombination
本文重新表述了SRH复合，引入考虑带电深缺陷与自由载流子间Coulomb吸引的模型，表明该效应显著提高载流子俘获率，使低温及低掺杂半导体中SRH复合不可忽略，且移动载流子屏蔽会减弱该效应。
2024-01-26 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
Predicting Organic Solar Cell Performance and Stability from Fast, Morphology-aware Current-Voltage Modeling
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；University at Buffalo, NY, USA（纽约州立大学布法罗分校）
本文提出了一种快速、形态感知的电流-电压建模方法，用于预测有机太阳能电池的性能和稳定性，通过模拟复杂异质结形态的电流-电压曲线，揭示了材料系统对性能和寿命优化的物理妥协。
2026-05-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Mobile Small Polarons Explain Conductivity in Lithium Titanium Oxide Battery Electrodes
锂钛氧化物Li $_4$ Ti $_5$ O $_{12}$（LTO）是一种有趣的阳极材料，由于其在电池充电（放电）期间显著的相稳定性，因此特别有希望成为长寿命电池。然而，它的使用受到其低固有电子电导率的限制。引入氧空位可以是克服该缺点的一种方法，可能通过改变载流子传输机制。我们使用Hubbard修正的密度泛函理论（DFT+U）表明，极化子状态结合可能的跳跃机制可以发挥至关重要的作用，在实验观察到的电子电导率的增加。为了衡量极化子电荷迁移率，我们计算了不同的本地化模式的相对稳定性和估计极化子跳跃势垒高度。有了这个，我们最终展示了缺陷工程如何确实可以提高LTO的电子电导率的水平，其离子电导率，从而解释了第一个实验结果减少LTO。
2020-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Open-Circuit Voltage Limitation by Surface Recombination in Perovskite Solar Cells
基本的电子过程，如电荷载流子传输和复合，在决定混合钙钛矿太阳能电池的效率方面起着关键作用。移动离子的存在使这些过程的清晰理解变得复杂，因为离子可能会引入异常现象，如滞后或巨介电常数。因此，电子景观，包括其与移动离子的相互作用，是很难访问实验和分析。为了解决这一挑战，我们应用了一系列的小扰动技术，包括阻抗谱（IS），强度调制光电流谱（IMPS）和强度调制光电压谱（IMVS）的平面$\mathrm{MAPbI_3}$钙钛矿太阳能电池。我们的测量结果表明，电子以及离子的响应，可以观察到在所有三种方法和文献比较分配。结果表明，主要的载流子损耗机制是表面复合的准费米能级分裂的限制。移动离子和电子载流子之间的相互作用导致的表观二极管的理想因子从0.74到1.64的移动，以增加照明强度，尽管复合机制保持不变。
2020-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unraveling the Photophysics of Liquid-Phase Exfoliated Two-Dimensional ReS2 Nanoflakes
少层过渡金属二硫属化合物（TMD）是越来越受欢迎的光电子和催化材料。在当今可用的各种类型的TMD中，铼硫属化物（ReX 2）由于其显著的电子结构而脱颖而出，例如在整个多层堆叠中出现各向异性激子和潜在的直接带隙行为。在这封信中，我们分析了载流子的性质和动力学的高度结晶的液相剥离硫化铼，使用一个独特的组合光泵太赫兹探测和宽带瞬态吸收光谱。两个不同的时间制度被确定，这两个都是占主导地位的未绑定的载流子，尽管高激子结合能。在第一时间区域，未束缚的载流子引起激子吸收带的增加和加宽。在第二个时间制度中，观察到一个奇特的激子吸收曲线变窄，这是我们分配给存在的内置字段和/或带电缺陷。我们的研究结果铺平了道路，分析光谱复杂的瞬态吸收测量层状TMD材料，并表明潜在的硫化铼产生移动自由载流子，一个壮举相关的光伏应用。
2021-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Electromechanics of Paraelectric Materials with Mobile Charges: Size effects and Nonlinearity of Electromechanical Response of SrTiO3 Films
纳米尺度使材料中禁止或可忽略的广泛机电耦合机制成为可能。我们进行了一个理论研究的机电响应的薄膜顺电薄膜与移动空位（或离子）范例的电容器型测量在X射线散射，piezoresponse力显微镜（PFM），和电化学应变显微镜（ESM）。利用量子顺电SrTiO_3薄膜作为模型材料，研究了电致伸缩、Maxwell应力、挠曲电效应、形变势以及由空位（或离子）和电子引起的组分Vegard应变对薄膜机电响应的影响。局部机电响应表现出强烈的尺寸效应，其规模是由SrTiO 3膜的厚度和PFM/ESM尖端尺寸的载流子屏蔽半径的比率。由于量子顺电体中固有的强介电非线性效应，SrTiO 3薄膜的机电响应对施加电压的依赖性表现出明显的交叉，从线性到二次律，然后到次线性律，在电压增加下具有2/3的因子。由介电磁化率和屏蔽半径之间的相互作用确定的机电响应的温度依赖性是非单调的，并且具有明显的最大值，其位置和宽度可以通过膜厚度来调谐。该研究为非压电纳米系统的机电耦合分析提供了一个比较框架。
2011-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Charge Carrier Dynamics of Methylammonium Lead-Iodide Perovskite Solar Cells
瞬态光电测量的甲基铵碘化铅（MALI）钙钛矿太阳能电池（PSC）进行和分析，以阐明的操作机制。对光脉冲或电压脉冲的电流响应显示出非常宽的动态范围，涵盖9个数量级的时间-从微秒到分钟-直到达到稳态。发现钙钛矿层边界处的电荷密度缓慢变化的证据，这最有可能是由移动离子引起的。电流-电压曲线（IV曲线）的测量与非常快的扫描速率后，保持细胞在一个恒定的电压几秒钟，提出了由Tress等人。数值漂移扩散模拟重现测量的IV曲线，使用不同的离子分布在模型中。通过对模拟结果的谱带图分析，揭示了该系统的运行机理。为了进一步研究在短时间尺度（低于毫秒）的光生电荷提取线性增加电压（光CELIV）实验进行的影响。我们假设迁移率不平衡与深孔捕获相结合，导致动态掺杂引起的影响从微秒到毫秒。综合瞬态漂移扩散模拟的光CELIV实验加强了这一假设。这种先进的表征方法结合了动态响应测量和数值模拟，是全面了解新兴钙钛矿太阳能电池中器件工作机制的关键一步。
2016-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Electron-polaron dichotomy of charge carriers in perovskite oxides
许多过渡金属氧化物（TMO）由于电子之间的强库仑排斥而成为莫特绝缘体，并且表现出金属-绝缘体转变（MIT），其机制并不总是完全理解。与大多数TMO不同，CaMnO 3中的微量掺杂诱导了金属状态，而没有任何结构转变。因此，这种材料是通过MIT探索能带形成的理想平台。在这里，我们使用角分辨光电子能谱可视化电子如何离域和耦合到声子在CaMnO 3。我们展示了费米表面的发展，其中移动电子与较重的载流子，强耦合极化子共存。后者源于电子-声子相互作用（EPI）的增强。这一发现揭示了EPI在MIT中甚至由纯电子机制引起的作用。我们发现的EPI诱导的二分法的载流子解释了Ce掺杂的CaMnO 3的传输响应，并建议从TMO工程量子物质的策略。
2020-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Intrinsic charge transport on the surface of organic semiconductors
基于气隙晶体管压模的新技术能够实现红荧烯晶体表面电场诱导载流子在宽温度范围内的本征（不受静态无序支配）输运。本征运输的签名是各向异性的载流子迁移率，μ，和μ的增长与冷却。在较低的温度下，在激活制度中的各向异性消失，其中的电荷传输变得占主导地位的浅陷阱。通过X射线辐射故意引入晶体中的深陷阱增加了场效应阈值，而不影响迁移率。这些填充超过场效应阈值的陷阱不会散射移动的极化子载流子。
2004-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Impact of metastable defect structures on carrier recombination in solar cells
太阳能电池的效率通常受限于由光伏（PV）半导体的带隙内的缺陷态介导的电子-空穴复合。Shockley-Read-Hall（SRH）模型考虑了一个可以连续捕获电子和空穴的静态陷阱。然而，在现实中，真正的陷阱能级随缺陷电荷状态和局部结构而变化。在这里，我们考虑的亚稳态结构配置捕获电子和空穴的作用，碲间隙作为一个说明性的例子。考虑到缺陷动力学，和破环，改变了定性行为，并激活了新的载体捕获途径。我们的研究结果揭示了亚稳态缺陷结构在非辐射复合中的潜在重要性，特别是对于具有非谐/离子-共价键合、多元组合物、低晶体对称性或高流动性缺陷的半导体。
2022-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ferroelectricity in Atomically Thin Metallic TaNiTe$_5$ with Ultrahigh Carrier Density
State Key Laboratory of Micro-nano Engineering Science, Key Laboratory of Artificial Structures and Quantum Control (Ministry of Education), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院微纳工程科学国家重点实验室人工结构与量子控制教育部重点实验室）；School of Physical Science and Technology, Ningbo University（宁波大学物理科学与技术学院）；School of Physics, Zhejiang University of Technology（浙江工业大学物理学院）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学李政道研究所）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures（先进微结构协同创新中心）
TaNiTe5中发现铁电性与超高水平载流子密度共存，通过PFM和STEM证实其铁电行为源于表面Te原子位移，揭示二维极限下铁电性与高载流子密度的相互作用。
2026-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cumulative Polarization Coexisting with Conductivity at Interfacial Ferroelectrics
最近，在具有六方非中心对称晶胞的二维（2D）材料中预测了1和测量了[2-4]原子级薄双层结构中的铁电性。有趣的是，晶体对称性将平行2D层之间的横向位移转化为平面外电极化的强度的符号变化，这种机制称为“Slide-Tronics”[4]。然而，这些观察结果仅限于在低载流子密度下在两种极化状态之间切换[5-12]，这极大地限制了所揭示现象的实际应用[13]。为了克服这些问题，人们需要探索在多层范德华（vdW）堆叠中出现的极化的性质，它如何受到层内和层间电荷再分布的控制，以及在何种程度上它在引入移动载流子后仍然存在，所有这些都是目前未知的14。为了探索这些问题，我们进行表面电位测量平行WSe 2和MoS 2多层对齐和反对齐配置的极性界面。我们发现均匀间隔，几乎解耦的潜在步骤，表明高度限制的界面电场，这提供了设计多状态“梯形铁电体”的手段。此外，我们发现，内部极化仍然显着的静电掺杂的移动载流子密度高达1013 cm-2，与大量的面内导电性。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算，我们追踪了额外电荷在实空间和动量空间的重新分布，并确定了最终的掺杂诱导去极化机制.
2022-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Controllable bipolaron formation unveiling structural features of trap states in organic charge transport
本文利用连续波电检测磁共振研究有机共轭聚合物晶体管，证明移动电荷与陷阱电荷间普遍存在双极化子，并据此估算载流子波函数扩展，从而揭示能量无序陷阱位点的结构特征及其与宏观电子性能的联系。
2024-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The Validity Window of Space-Charge-Limited Current Measurements of Metal Halide Perovskite Devices
空间电荷限制电流（SCLC）测量通过分析由Mott-Gurney（MG）定律预测的单极器件的电流密度-电压（JV）关系来估计半导体的载流子迁移率和电子陷阱密度。然而，金属卤化物钙钛矿的SCLC测量的解释是有问题的，这是由于在测量期间重新分布以屏蔽器件中的静电场的移动离子缺陷。为了克服这一点，最近提出了SCLC测量方案，该方案通过在叠加在背景偏压上的毫秒电压脉冲期间探测电流来最小化离子电荷再分布。在这里，我们使用漂移扩散模拟与移动离子来评估MG法的有效性分析标准和新协议JV测量。我们模拟了具有不同移动离子密度的理想化钙钛矿设备，并将其与具有典型接触材料的设备的模拟和测量进行了比较。我们发现，MG定律的有效区域仅限于可移动离子密度低于器件平衡载流子密度（对于400 nm厚的甲基铵碘化铅薄膜，小于10^17 cm-3）且接触注入/提取势垒<=0.1 eV的钙钛矿。后一种限制可以通过增加器件厚度来部分克服，而前一种限制则不能。这限制了可以用MG定律可靠分析的钙钛矿层成分和可行接触材料的范围。方法，如估计陷阱密度从表观电压开始无陷阱SCLC制度也应严格审查，因为它们依赖于相同的潜在无效的假设，作为MG法律。我们的研究结果表明，从SCLC中提取金属卤化物钙钛矿材料特性的有意义和准确的值可能具有挑战性，或者通常是不可能的。
2022-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Polaronic metal state at the LaAlO3/SrTiO3 interface
氧化物异质结构中自旋、电荷、轨道和晶格自由度的相互作用产生了大量迷人的特性，这些特性可以用于具有增强功能的新一代电子器件。典型的例子是两个带绝缘体LaAlO 3和SrTiO 3（LAO/STO）之间的界面，托管二维电子系统（2DES）。除了可移动的载流子外，该系统还表现出一系列有趣的性质，如场效应、超导性和铁磁性，其根本原因仍有争议。在这里，我们使用软X射线角分辨光电子能谱学穿透LAO覆盖层和访问载流子在掩埋界面。实验光谱函数直接识别界面载流子作为大的极化子，出现从耦合的电荷和晶格自由度，并涉及两个声子的不同的能量和热活性。这种现象从根本上限制了载流子的迁移率，并解释了其在高温下令人困惑的下降。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Polarization doping ab initio verification of the concept charge conservation and nonlocality
本研究从理论上证明了组分渐变AlxGa1-xN层中极化掺杂的电荷守恒与非局域补偿现象，表明无需杂质掺杂即可获得高载流子浓度和高迁移率，为光电器件设计提供了新工具。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferroelectric order versus metallicity in Sr$_{1-x}$Ca$_x$TiO$_{3-δ}$ ($x=0.009$)
我们报告的铁电相变的热膨胀研究绝缘锶$_{1-x}$钙$_x$ TiO $_3$（$x=0.009$）和它的演变时，增加电荷载流子浓度高达$n\simeq 60 \times 10^{19}$ cm $^{-3}$。虽然电极化被移动电荷载流子屏蔽，但我们在弱掺杂金属样品的热膨胀系数$α$中发现了铁电相变的清晰特征。在增加$n$时，转变温度$T_\mathrm{C}(n)$和$α$中的异常的幅度快速降低直到阈值载流子密度$n^\star$，在该阈值载流子密度之上仍然存在加宽的异常。没有迹象表明$α$的符号变化是预期的压力相关的量子相变与$n$作为控制参数。因此，铁电性转变要么是不断地消失，或它转换到另一个低温阶段以上$n^\star$，但这种变化几乎不影响温度依赖的$α(T)$数据。
2019-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
