High-resolution remote thermography using luminescent low-dimensional tin-halide perovskites
虽然金属卤化物钙钛矿最近通过性能和合成简单性的独特组合彻底改变了光电子学的研究，但它们的低维对应物可以进一步扩展该领域，具有迄今为止未知且实用的光学功能。在这种情况下，我们提出了低维钙钛矿状锡卤化物的光致发光（PL）寿命的强烈温度依赖性，并将此特性应用于具有0.05 °C高精度的热成像。PL寿命由自陷激子的热辅助脱陷控制，并且其值可以通过调节温度（高达20 ns °C-1）在几个数量级上变化。通常，该敏感范围跨越高达100摄氏度，并且它是化合物特异性的，并且显示出从[C（NH 2）3] 2SnBr 4到Cs4 SnBr 6和（C4 N2 H14 I）4SnI 6在-100至110 ° C的组成和结构上可调。最后，通过基于飞行时间（ToF）技术的具有成本效益的荧光寿命成像（FLI）硬件的创新实施，这些新型热发光体已被用于记录具有高空间和热分辨率的热成像视频。
2019-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Enhanced stability of 2D organic-inorganic halide perovskites by doping and heterostructure engineering
有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池由于其低成本制造、灵活性和高功率转换效率而最近引起了人们的广泛关注。从三维到二维（2D）的减少为调整有机-无机卤化物钙钛矿的电子性质提供了令人兴奋的机会。在这里，我们提出了第一性原理密度泛函理论为基础的路线，研究降维，杂质掺杂，异质结构工程的能量稳定性，带隙和输运性质的2D杂化有机-无机卤化物钙钛矿的影响。我们表明，二维有机-无机卤化物钙钛矿的能量稳定性可以显着提高化学沉积二硫化钼单层作为前体的系统中的异质结构工程。虽然一方面，这些结构具有与它们的体对应物相似的和优异的输运性质，但另一方面，它们具有宽范围的可调谐带隙的优点。我们的预测将加快未来的努力（包括理论和实验）在高性能钙钛矿的合成，测量和应用。
2018-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Crystal chemical insights on lead iodide perovskite doping from revised effective radii of metal ions
在混合卤化物钙钛矿全盛时期的过去几年中，已经测试了如此多的金属阳离子添加剂以改善其光电性能，以至于已经很难找到尚未尝试过的元素。通常，这些方法的多样性统一在“掺杂”的名称下，然而，目前对金属离子添加剂对卤化铅钙钛矿材料的性质的影响的机制没有清楚的理解。对于许多离子，甚至在最基本的问题上也没有达成共识：给定的离子占据什么晶格位置，它是否完全融入结构中？在这里，我们推导出一个系统的有效半径不同的金属离子在碘环境中的碘化物的化合物，并揭示其晶体化学作用的APbI 3钙钛矿。我们分析了40种最常见的一价、二价和三价金属的可能晶格位置，以揭示它们是否可以成功进入钙钛矿结构。我们发现，最多，三个参数-有效尺寸，电负性和金属离子的柔软度是主要的混合卤化物钙钛矿的金属掺杂的可能性的晶体化学分析。我们的研究结果为合理化和改进目前的混合卤化物钙钛矿与金属离子的掺杂策略提供了有用的理论指导。
2021-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Electron Doping of a Double Perovskite Flat-band System
电子结构的计算表明，Sr 2FeSbO 6双钙钛矿具有平带设置刚好在费米能级之上，其包括具有弱动力学电子跳跃的普通子带加上可以归因于晶格几何形状和轨道干涉的平子带的贡献。为了将费米能级置于该平带，合成了电子掺杂的Sr 2-xLaxFeSbO 6（0 < x < 0.3）样品，并通过高分辨同步辐射X射线粉末衍射测定了它们的磁性和室温晶体结构。所有材料的磁化率似乎都显示出反铁磁的最大值，但主要的自旋耦合从反铁磁到铁磁的电子掺杂。尚未确定三个子带或组合中的哪一个对该行为负责。
2023-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic doping limitations in inorganic lead halide perovskites
CsPbX 3（X=I、Br、Cl）型无机卤化物钙钛矿（HP）在光伏太阳能电池效率方面已经达到显著水平。然而，特别的是，它们被空穴掺杂而不是被电子掺杂的能力是不对称的。实际上，结构缺陷诱导的掺杂以及非本征杂质诱导的掺杂奇怪地导致具有低自由载流子浓度的单极掺杂（主要为p型）。这就提出了一个问题，这种掺杂限制是否只是由于掺杂过程的不充分优化而导致的暂时挫折，或者这可能代表了一个内在的、物理上强制的瓶颈。在本文中，我们研究了三个基本的设计原则（DP）的理想掺杂，通过密度泛函掺杂理论，这些HP的应用，从而确定违反DP解释的掺杂限制和不对称性，在这些HP的。这里，目标DP是：（i）要求由掺杂剂引起的热力学跃迁能级必须理想地对于施主（n型）或受主（p型）都是能量浅的; DP-（ii）要求电子和空穴的“费米能级钉扎能（是在补偿自发形成的掺杂的结构缺陷之前费米能级的极限值）应该理想地位于导带内，型掺杂和价带内的p型掺杂。DP-（iii）要求掺杂诱导的平衡费米能对于n型掺杂向导带移动（对于p型掺杂向价带移动）足够大。我们发现，即使在基于Br和Cl的HP中，也存在许多满足DP-（i）的浅能级掺杂剂，相比之下，DP-（ii）仅对空穴满足，DP-（iii）对空穴和电子都不满足，这是碘HP中n型掺杂的最终瓶颈。
2021-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Effect of doping and oxygen vacancies on the octahedral tilt transitions in the BaCeO3 perovskite
我们提出了一个系统的研究Y掺杂和水化水平的BaCeO 3的结构转变的滞弹性光谱实验的基础上的效果。菱形和正交Imma相之间的中间转变的温度上升与Y的摩尔分数x的增加大致为（500 K）x在水合状态下，和被压低的两倍以上的量完全脱水后。这是解释的平均（Ce/Y）-O和Ba-O键长的掺杂效果，从O空位晶格弛豫。过渡到较低的温度Pnma正交相的不同行为的初步解释在逐步平坦的有效形状的OH离子和O空位在冷却过程中的顺序。
2010-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Understanding doped perovskite ferroelectrics with defective dipole model
虽然掺杂在实验中被广泛用于调整钙钛矿的物理性质，但确切地知道掺杂如何实现所需的效果仍然是一个挑战。在这里，我们提出了一个经验和计算易处理的模型，以了解掺杂Fe的钛酸钡$_{3}$作为一个例子掺杂的影响。该模型假设Fe离子及其最近的六个相邻离子所占据的晶格位置失去了它们的双极能力，从而产生一小簇缺陷偶极子。将该模型应用于蒙特卡罗模拟中，成功地获得了在受主掺杂体系中实验观察到的许多重要特性，如极化降低和相变温度的收敛。偶极配置的微观信息的基础上，我们提供了深入了解掺杂效应背后的驱动力，并提出，有源偶极子，它存在于接近有缺陷的偶极子，可以解释实验观察到的现象。密切关注这些偶极子是必要的，以了解和预测掺杂效应。
2018-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Comprehensive numerical analysis of doping controlled efficiency in lead free Cs(SnGe)I3 perovskites solar cell
本研究针对无铅钙钛矿太阳能电池的效率优化问题，结合DFT计算与SCAPS-1D、FDTD模拟，通过调控CsSn1-xGexI3的Ge掺杂浓度实现了23.80%的光电转换效率，为高性能无铅光伏器件设计提供了指导。
2025-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial strain control of hole-doping induced phases in a multiferroic Mott insulator Bi2FeCrO6
外延应变已被证明驱动结构相变以及钙钛矿基薄膜中的新功能。A位的异价掺杂可以驱动钙钛矿中的绝缘体到金属和磁性转变以及各种有趣的结构和电子现象。使用第一性原理计算，我们在这里演示，如何耦合外延应变与A-位空穴掺杂的多铁性双钙钛矿，Bi 2FeCrO 6，可能会导致缓解与反位缺陷和降低磁化强度的材料薄膜相关的问题。我们还表明，外延应变可以用来操纵掺杂诱导半金属绝缘体，反极性极性，反铁磁铁磁，轨道有序和电荷有序的转变所产生的空穴状态。我们还预测了具有大磁矩的半金属极性相的形成，这可能具有巨大的基础和技术意义。
2018-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Study of the Structural, Electronic, Mechanical, and Optical of Transition Metal (Mn, Co, and Ni) Doped FrGeI3 Perovskites
本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，探究Mn、Co、Ni三种过渡金属掺杂对无铅FrGeI₃钙钛矿结构、电子、机械及光学特性的影响，发现掺杂可增大带隙并提升相关性能，为新型光电子与生物医学器件研发提供理论支撑。
2023-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Effect of doping, photodoping and bandgap variation on the performance of perovskite solar cells
大多数传统的半导体材料基于掺杂密度的控制来产生结，从而产生功能性和有效的电子和光电子器件。卤化物钙钛矿的技术开发最初很少使用钙钛矿层的电子掺杂概念，而是采用各种不同的接触材料来创建功能。只是最近，钙钛矿层的有意或无意掺杂更频繁地被用作解释某些器件中光伏或光电性能差异的重要因素。在这里，我们使用数值模拟来研究掺杂和光掺杂对光致发光量子产率以及其他器件相关指标的影响。我们发现掺杂可以通过使辐射复合更快来提高光致发光量子产率。这种效应可以有益于或有害于光伏性能，因为光致发光量子效率和开路电压的提高伴随着扩散长度的减小。这种减少将最终导致在高掺杂密度下的低效载流子收集。光伏性能可以在最佳掺杂密度下改善，这取决于一系列因素，例如不同层的迁移率和电子和空穴的捕获截面的比率。
2021-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Free carrier induced ferroelectricity in layered perovskites
用载流子掺杂铁电体通常不利于极化。这使得设计和发现经历类似铁电转变的金属具有挑战性。在这封信中，我们从第一原理表明，钙钛矿中的氧八面体旋转通常通过电子掺杂来增强，这可以作为一种手段来加强某些混合不适当铁电体中的结构极化-其中极化不稳定的化合物的长程库仑相互作用，而是通过三线性耦合引起的八面体旋转。我们使用这种设计策略来预测阳离子有序Ruddlesden-Popper化合物，可以通过电解质门控驱动到金属铁电相。
2021-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced modulation of magnetic, electronic and optical properties of double perovskite oxide La$_2$CoMnO$_6$
采用第一性原理密度泛函方法研究了电子和空穴掺杂La $_2$ CoMnO $_6$（LCMO）的结构.空穴和电子掺杂分别通过在La $^{3+}$位引入Sr $^{2+}$和在LCMO中引入O位空位来实现。电子结构的计算表明，空穴掺杂改变了Co离子的电荷和价态，而电子掺杂影响Mn离子。引入缺陷被发现，以提高反位无序（ASD）在Co/Mn网站，这是预期影响系统的磁介电性能。我们的计算表明，虽然ASD和/或空穴掺杂诱导半金属在LCMO，电子掺杂恢复其绝缘状态。通过将不同共线自旋组态的DFT总能量映射到伊辛哈密顿量上，使用交换常数进行的平均场计算发现，缺陷倾向于降低居里温度（$T_C$）。有趣的是，计算出的系统的线性光学特性表明，该材料在存在缺陷的情况下具有高双折射值的光学活性，这是光通信和激光工业中非常受欢迎的特性。
2021-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis, Functionalization and Properties of Uniform Europium-doped Sodium Lanthanum Tungstate and Molybdate (NaLa(XO$_4$)$_2$, X= Mo,W) probes for Luminescent and X-ray Computed Tomography Bioimaging
采用一锅法合成了均匀的、椭圆形的掺杂Eu ~（3+）的钨酸镧钠和掺杂Eu ~（3+）的钨酸镧钠（NaLa（XO ~ 4）_2，X = W，Mo）纳米荧光粉。该方法基于在120 ℃下从溶解在含有聚丙烯酸的乙二醇/水混合物中的适当Na+、Ln 3+和钨酸盐或钨酸盐前体的均匀沉淀过程。作为Eu 3+掺杂水平的函数的两种发光材料的发光特性的比较研究已经进行，以找到最佳的纳米磷光体，其效率作为X射线计算机断层成像造影剂也进行了评估和比较与商业探针。最后，还研究了最佳样品在生理pH介质中的细胞活力和胶体稳定性，以评估其对生物医学应用的适用性。
2019-12-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dopant size effect on BiFeO$\rm_{3}$ perovskite structure for enhanced photovoltaic activity
本研究是使用第一性原理密度泛函理论计算在gpaw代码。分析和研究了单斜$P2_1/m$空间群Ba掺杂BiFeO $_3$（BFO）中Li、Cs或两者掺杂的原子尺寸效应。计算结果表明，Cs掺杂BFO的光电流密度明显提高，这可能是由于吸收峰展宽和双等离子体激元的产生。两个尺寸相差较大的原子共掺杂比单个小尺寸原子掺杂对等离子体激元的宽度和峰值有显著的影响。在10 eV量级的更高光子能量范围，折射率降低到$n(ω) \to 1$，这意味着光波可以隧穿原始的和掺杂的BFO而没有任何相变，因此表明其作为光子应用的有效候选者的潜力。此外，掺杂的BFO显示出丰富的光电流产生特性，这在太阳能电池和光伏应用中将是重要的。
2022-05-19 cond-mat.mtrl-sci
The impact of niobium doping upon the magnetotransport properties of the oxygen-deficient perovskite SrCo1-xNbxO3-d
采用直接固相反应法合成了贫氧钙钛矿型钴酸盐SrCo 1-xNbxO 3-d，并对其磁输运性质进行了研究。这种钴酸盐表现出不寻常的铁磁行为，其转变温度Tm = 130-150 K，并且在低于Tm时表现出类似自旋玻璃的行为。重要的是，该相达到大的磁电阻（MR）值，MR = -（rH-r 0）/r 0 = 30%，在5 K下在7 T下。大的MR效应被认为是与由Nb替代Co引起的无序磁状态有关。
2005-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Uncovering the origin of the emitting states in Bi3+-activated CaMO3 (M = Zr, Sn, Ti) perovskites: metal-to-metal charge transfer versus s-p transitions
经过一个多世纪对Bi ~（3+）离子光学性质的研究，对Bi ~（3+）离子发射光谱性质和吸收光谱带的归属仍不明确。在这里，我们报告了Bi 3+激活的CaMO 3钙钛矿（M = Zr，Sn和Ti）的光谱学的见解，讨论了驱动金属到金属电荷转移和sp -> s2跃迁的因素。为了弄清楚整个场景，采用了实验和理论相结合的方法。光致发光发射的温度依赖性与激子能量的温度依赖性的系统之间的比较，导致了前所未有的证据的电荷转移字符的发射状态在Bi 3+激活的荧光粉。低温真空紫外光谱连同真空参考的发光中心的结合能图的设计被利用来阐明的吸收带的起源。此外，边缘结构附近的X射线吸收明确地证实了Bi 3+在CaSnO 3和CaZrO 3钙钛矿中的Ca 2+位点中的稳定性。对Bi 3+激发态起源的理解的这一突破可以为设计新一代有效的Bi 3+激活磷光体铺平道路。
2020-10-07 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
High Mobility in a Stable Transparent Perovskite Oxide
我们发现具有钙钛矿结构的La掺杂BaSnO 3在室温下具有前所未有的高迁移率，同时保持其光学透明性。在单晶中，掺杂浓度为8 × 10^19 cm^-3时，迁移率达到320 cm ^2（Vs）^-1，是宽带隙半导体中的最高值。在外延薄膜中，掺杂水平为4.4 × 10^20 cm^-3时，最大迁移率为70 cm ^2（Vs）^-1。我们还表明，（Ba，La）SnO 3的电阻变化不大，即使在热循环到530 ℃。C在空气中，指出一个不寻常的稳定性的氧原子和实现透明的高频，高功率功能器件的巨大潜力。
2012-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Doping Spiro-OMeTAD with Li-TFSI, FK209, and tBP on the Performance of Perovskite Solar Cells
本研究通过模拟比较未掺杂与掺杂Li-TFSI、FK209、tBP的Spiro-OMeTAD，发现Li-TFSI对填充因子和效率提升最显著，为优化钙钛矿太阳能电池性能提供了有效途径。
2024-12-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Improvement of Photophysical Properties of CsPbBr$_3$ and Mn$^{2+}$:CsPb(Br,Cl)$_3$ Perovskite Nanocrystals by Sr$^{2+}$ Doping and Their Application in White-LEDs
全无机卤化铅钙钛矿纳米晶（NC）在光电子器件中显示出潜力，但其稳定性和效率还有待提高。在这项工作中，我们探讨了二价金属位掺杂对CsPbX $_3$（X = Br，Cl）钙钛矿纳米晶体光电性能的影响。首先，原始CsPbBr $_3$ NC中的Pb $^{2+}$离子被Mn $^{2+}$离子部分取代，然后碱土金属锶掺杂在原始和Mn $^{2+}$取代的颗粒上。原始的和三个掺杂的NC变体的结构和物理性质进行了实验研究，以及利用第一性原理计算。我们发现，一个小的百分比的Sr $^{2+}$ -掺杂提高了8%的原始颗粒的光致发光量子产率，而它提高了Mn $^{2+}$ -态发射7%。将具有所有四种NC变体的Percent NC膜/聚（甲基丙烯酸甲酯）复合材料用于白光发光二极管（WLED）中，并且再次发现Sr $^{2+}$掺杂的NC使WLED的发光效率增加约4%。我们将此性能增强归因于降低的缺陷密度以及局部NC结构中的衰减的微应变。
2022-01-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of doping of Co, Ni and Ga on magnetic and dielectric properties of layered perovskite multiferroic YBaCuFeO5
YBaCuFeO5是一种有趣的多铁性化合物，在200 K以上表现出磁有序和介电反常。Fe的部分取代会影响体系的磁性和结构性质。本文详细研究了YBaCuFe_（0.85）M_（0.15）O_5（M=Co，Ni，Ga）的结构、磁性和介电性能。我们观察到Ni和Co部分取代Fe，导致磁稀释和磁转变的加宽，并向低温移动。用非磁性Ga取代Fe也导致磁性转变向低温侧移动。在这些化合物中观察到的介电弛豫行为是由于载流子的希望。这项研究突出了磁性和非磁性掺杂在磁性网站上的磁性和介电性能的层状钙钛矿化合物YBaCuFeO5的影响。
2019-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theoretical investigation of polarization-compensated II-IV/I-V perovskite superlattices
最近的工作表明，可以通过在指定的原子平面中经由化学取代引入补偿“delta掺杂”层来诱导头对头和尾对尾畴壁在铁电超晶格中形成[Phys.Rev.B73，020103（R），2006]。在这里，我们研究了这种方法的一种变体，其中超晶格由II-IV和I-V钙钛矿层的交替堆叠的组形成，并且II-IV/I-V界面处的“极性不连续性”有效地提供了δ掺杂层。使用第一性原理计算SrTiO 3/KNbO 3作为一个模型系统，我们表明，这种策略允许生长的超晶格具有稳定的极化区域和大的极化不连续的内部接口。我们还概括了基于Wannier的钙钛矿超晶格层极化的定义[Phys. Rev. Lett. 97，107602（2006）]的情况下，其中一些（例如，KO或NbO 2）层是非中性的，并应用这种方法来量化所提出的SrTiO 3/KNbO 3超晶格系统中极化的局部变化。
2008-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of sp-d Exchange Interaction in Mn$^2$$^+$doped All-inorganic Perovskite Quantum Dots (CsPbX$_3$: X= Cl, Br)
本工作首次利用磁圆二色性光谱直接观测到Mn$^2$$^+$掺杂CsPbX$_3$量子点中的掺杂剂-载流子磁交换相互作用，实现了有效激子g因子在2.1至-314间的可控调节，为其未来在自旋电子学领域的应用奠定了基础。
2023-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Charge effects in donor doped perovskite ferroelectrics
掺杂是调节铁电钙钛矿的物理性质的广泛使用的方法。由于掺杂会由于某些元素的取代而引起电荷，因此在掺杂样品中应考虑电荷效应。为了了解电荷如何影响系统，我们将偶极-电荷相互作用纳入我们的模拟中，在模拟中可以很好地再现捏滞回线。提出了两种电荷补偿模型并进行了数值研究，以了解镧掺杂对BaTiO $_{3}$铁电相变温度和电滞回线的影响。两个电荷补偿模型的后果进行了比较和讨论。
2019-10-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dynamical stability and multifunctional properties of Ni2+/Pr3+ co-doped CsPbCl3 perovskite: insights from first-principles lattice dynamics and carrier transport
University of West Bohemia, New Technologies – Research Centre（西波希米亚大学，新技术研究中心）
研究Ni2+/Pr3+共掺杂对CsPbCl3钙钛矿结构稳定性及光学电子性能的影响，通过第一性原理计算揭示掺杂对晶格动力学、载流子输运及光学性质的调控机制。
2026-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Impact of the Fe Doping on Magnetism in Perovskite Cobaltites
系统地研究了Fe掺杂钙钛矿型钴酸盐多晶样品：Pr $_{1-y}$ Ca $_{y}$ Co $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_3$（$y$ =0.3，$x$ =0-0.15; $y$ =0.45，$x$ =0-0.3）和Gd $_{0.55}$ Sr $_{0.45}$ Co $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_{3}$（$x$ =0-0.3）的磁性和输运性质。Fe掺杂使Pr $_{1-y}$ Ca $_{y}$ Co $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_3$体系的铁磁性增强，但铁磁性随Fe含量的进一步增加而被抑制，在高Fe掺杂水平下观察到自旋玻璃行为。相反，只要Fe被掺杂，在系统Gd $_{0.55}$ Sr $_{0.45}$ Co $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_{3}$中的铁磁性被抑制，并且在Fe掺杂高达0.3的样品中没有观察到自旋玻璃行为。通过Fe $^{3+}$ -O-（LS）Co $^{4+}$的铁磁相互作用与通过Fe $^{3+}$ -O-Fe $^{3+}$和Fe $^{3+}$ -O-（IS）Co $^{3+}$的反铁磁相互作用之间的竞争被认为是上述行为的原因。A位上离子的平均半径在确定Fe掺杂主要引入哪种类型的相互作用方面起着关键作用。
2007-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Numerical Simulation of Cs2AgBiBr6-based Perovskite Solar Cell with ZnO Nanorod and P3HT as the Charge Transport Layers
我们对无毒、无铅的钙钛矿太阳能电池（PSC）进行了模拟研究，其中Cs2 AgBiBr 6、P3 HT、ZnO纳米棒和C分别用作吸收层、空穴传输层、电子输运层和背接触。当吸收层厚度为600 nm时，器件的最大功率转换效率为4.48%.当P3 HT和ZnO纳米棒的电子亲合势分别设定为3.3 eV和4.6 eV时，PSC最佳地操作。此外，在选择合适的掺杂剂和掺杂水平时，应权衡P3 HT的空穴迁移率和受主浓度。此外，最佳的背接触功函数和吸收体缺陷密度分别为5.2 eV和1 E15 cm-3。我们还观察到辐射复合率和不同的电荷传输层对器件性能的影响。总的来说，这项研究的模拟结果将提供有见地的指导制造一个环境友好的PSC。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the doping density in perovskite solar cells and its impact on device performance
本文通过多种光学和电学方法系统测定了铅卤化物钙钛矿的掺杂密度上限，发现其远低于影响器件性能的临界阈值，并用漂移-扩散模拟证实低掺杂密度不影响钙钛矿太阳能电池性能。
2022-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Structural and doping effects in the half-metallic double perovskite $A_2$CrWO$_6$
研究了双钙钛矿结构的$A_2$ CrWO $_6$与$A=\text{Sr, Ba, Ca}$的结构、输运、磁性和光学性质。通过改变碱土金属离子的$A$网站上，空间效应的居里温度$T_C$和饱和磁化强度的影响已被确定。最大的$T_C=458$ K被发现为Sr $_2$ CrWO $_6$具有几乎不失真的钙钛矿结构与公差因子$f\simeq 1$。对于Ca $_2$ CrWO $_6$和Ba $_2$ CrWO $_6$，结构变化导致$T_C$的强烈还原。我们的研究强烈地表明，对于双钙钛矿，通常仅对于$f \simeq 1$，即对于未畸变的钙钛矿结构，实现最佳的$T_C$。发现通过La $^{3+}$部分取代Sr $^{2+}$在Sr $_2$ CrWO $_6$中的电子掺杂降低了$T_C$和饱和磁化强度$M_s$。$M_s$的减少可归因于能带结构效应和掺杂引起的Cr/W反位。Sr $_2$ CrWO $_6$的能带结构计算预测自旋带中的能隙，但自旋带的有限态密度。能带结构计算的预测与我们的光学测量结果是一致的。我们的实验结果支持的动能驱动机制的存在下，在$A_2$ CrWO $_6$，铁磁性是稳定的高自旋Cr-站点之间的定位的杂化状态的$A_2$。
2003-06-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Iron and molybdenum valences in double-perovskite (Sr,Nd)2FeMoO6: electron-doping effect
通过用三价Nd部分取代二价Sr（0 < x < 0.2），对双钙钛矿结构（Sr 1-xNdx）2FeMoO 6进行电子掺杂。用~（57）Fe穆斯堡尔谱研究了Fe的价态和B位有序度。Nd取代Sr增加了Fe和Mo原子占据错误位置的比例，即反位无序。它有非常小的影响，Fe价：一个小的，但可见的异构体位移的增加被认为是为混合价Fe II/III原子占据正确的网站，表明这些原子的二价轻微的运动，这是超过抵消反位Fe原子与III价态的分数增加。因此，有人认为，大部分的电子掺杂是由反位钼原子，这-被包围的六个MoV/VI原子-更喜欢较低的IV/V价态。因此，在Nd取代下，电荷中性要求造成晶格无序，使得低价MoIV/V可以存在。
2003-09-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological phase transitions in perovskite superlattices driven by temperature, electric field, and doping
本文利用深度势分子动力学研究了(PbTiO3)10/(SrTiO3)10超晶格中极性涡旋阵列在温度、电场和掺杂作用下的拓扑相变，揭示了类铁电-类反铁电-顺电相变序列、超顺电无损耗回线及掺杂诱导的新偶极构型。
2025-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Metal-Insulator Transitions in Correlated Perovskite Metals
在相关固体中驱动金属到绝缘体转变（MIT）的机制尚未完全理解。例如，钙钛矿（PV）SrCoO 3是FM金属，而缺氧（n掺杂）的棕钙钛矿（BM）SrCoO2.5是反铁磁（AFM）绝缘体。鉴于伴随MIT的磁性和结构转变，这种MIT转变的驱动因素尚不清楚。我们还观察到，钙钛矿金属LaNiO 3，SrFeO 3和SrCoO 3也经历MIT时，通过高到低的化合价组成变化的n掺杂。此外，加压绝缘BM SrCoO 2.5相，驱动间隙闭合。使用DFT和相关扩散蒙特卡罗方法，我们证明了ABO 3钙钛矿最容易MIT是自空穴掺杂材料，让人想起一个负电荷转移系统。在n-掺杂远离负电荷转移金属相时，底层电荷-晶格（或e-声子）耦合将系统驱动到键合的带隙状态，从而仅在某些位点实现配体空穴钝化，导致电荷-键合的状态。打开的间隙的大小与这些配体位点处的空穴填充的大小相关。这表明，即使在相关金属中，驱动间隙开放以实现MIT的相互作用是电荷转移能量，但它与底层声子耦合以实现向绝缘相的过渡。其他订购（磁性、电荷等）由较弱的相互作用驱动是次要的，并且可以在小掺杂时帮助间隙开口，但是主要决定带隙的是电荷转移能量，其中负能量优选金属相。这种n掺杂可以通过化学计量或组成或压力的调制来实现。因此，控制配体空穴的量是控制MIT的关键。在可能的情况下，我们将预测与实验进行比较。
2022-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Improvement of piezocatalytic performance of Na0.5Bi0.5TiO3 perovskite using K doping for efficient Rhodamine B degradation
Cadi Ayyad University, Faculty of Sciences and Technology（卡迪·阿亚德大学科学技术学院）；University of Picardie Jules Verne（皮卡第朱尔·凡尔纳大学）；University of Bordeaux（波尔多大学）；Univ Lorraine, CNRS, IJL（洛林大学、法国国家科学研究中心、界面与实验室联合研究单位）；Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯蒂芬研究所）；Mohammed VI Polytechnic University（穆罕默德六世理工学院）
本研究通过K掺杂改进Na0.5Bi0.5TiO3钙钛矿的压电催化性能，以在超声波下高效降解有机染料罗丹明B，发现最佳K掺杂比例NK15BT在90分钟内实现完全压电降解，降解速率是未掺杂样品的8倍，主要归因于MPB的存在、颗粒尺寸减小、最佳带隙和高晶格应变的协同效应。
2026-05-21 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of electron and hole doping in perovskite nickelates
稀土镍酸盐R $^{3+}$ Ni $^{3+}$ O $_3$（R=Lu-Pr，Y）在其体相中表现出显著的金属-绝缘体转变，其温度可以通过稀土半径调节。这些化合物也是新发现的无限层RNiO 2超导体的母相。虽然密集的理论工作已经致力于了解的起源中的金属-绝缘体转变的散装，只有少数研究的作用，空穴和电子掺杂的稀土替代RNiO $_3$材料。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了空穴和电子掺杂对镍酸盐SmNiO 3的影响。我们进行计算，没有哈伯德像U势的Ni 3d水平，但与元GGA更好地修正自相互作用的错误。我们发现，在低掺杂，极化子的形成与中间局域态的带隙导致半导体行为。在更大的掺杂，中间状态蔓延越来越多的带隙，直到它们合并的价带（空穴掺杂）或导电（电子掺杂）带，最终导致在25%的R阳离子取代的金属状态。这些结果让人想起文献中的实验数据，并表明DFT模拟没有任何经验参数是合格的相关氧化物中的掺杂效应的研究和探索的机制，稀土镍酸盐的超导相。
2021-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning of the Thermoelectric Figure of Merit of CH$_3$NH$_3$MI$_3$ (M=Pb,Sn) Photovoltaic Perovskites
混合卤化物钙钛矿是光伏应用中非常有性能的化合物，具有大的Seebeck系数和低的热导率，使它们成为潜在的令人感兴趣的高品质因数（$ZT$）材料。为此，需要将这些半导体的电导率调整到更高的值。我们已经研究了原始形式的CH $_3$ NH $_3$ MI $_3$（M=Pb，Sn）样品，这两种材料都显示出非常低的$ZT$值;然而，光致掺杂（M=Pb）和化学掺杂（M=Sn）表明，通过进一步的掺杂优化，$ZT$可以朝向统一增强，并达到目前最有效的热电材料的性能水平。
2015-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dopant-induced modulation of ferroelectricity in perovskite nitride LaWN$_3$
通过第一性原理计算，研究了铁电氮化物LaWN$_3$中铁电性与金属性的复杂关系，发现电子和空穴掺杂均降低铁电倾向但程度不同，并指出受主掺杂的LaWN$_3$有望成为极性金属。
2024-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Multilayer Capacitances: How Selective Contacts Affect Capacitance Measurements of Perovskite Solar Cells
作为电压、频率和温度的函数的电容测量是识别影响太阳能电池操作的基本参数的有用工具。因此，经常采用诸如电容-电压（CV）、Mott-Schottky分析和热导纳谱（TAS）测量的技术来获得钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸收层的相关参数。然而，现有技术的钙钛矿太阳能电池采用薄的电子和空穴传输层，其提高了接触选择性。这些选择性接触通常本质上是相当电阻性的，这意味着它们的电容将对总电容有贡献，从而影响钙钛矿层的电容的提取。基于这一前提，我们开发了一个简单的多层模型，认为钙钛矿太阳能电池作为一个串联的几何电容的每一层并联与它们的电压相关的电阻。该模型的分析产生的空间掺杂分布和掺杂/陷阱密度，内置电压和激活能的最小值的分辨率的根本限制。我们观察到，大多数的实验电容-电压-频率-温度数据，计算的掺杂/陷阱密度和活化能在文献中报道的这些截止值内导出，这表明钙钛矿太阳能电池的电容响应确实受到其选择性接触的电容的强烈影响。
2021-12-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Application of Secondary Neutral Mass Spectrometry in the investigation of doped perovskites
掺杂钙钛矿的电磁性能敏感地依赖于掺杂水平。Bi_2Sr_2Ca（Pr）Cu_2O_8 +d化合物的超导转变温度和La（Sr）Co（Fe）O_3钙钛矿的磁、电输运性质均随掺杂量的变化而发生显著变化。除掺杂外，氧缺乏还受到煅烧和烧结等制备工艺细节的影响。从样品表征的角度来看，同时测定组分是至关重要的。钙钛矿氧化物的定量分析可以通过次级中性质谱（SNMS）进行，其是测量几乎任何样品的化学组成的合适技术，因为从样品溅射的原子的通量代表最顶层的化学计量。用SNMS测定了Bi_2Sr_2Ca_（0.86）Pr_（0.14）Cu_2 O_（8.4）和La_（1-x）Sr_xCo_（0.975）Fe_（0.025）O_（3-d）（0结果表明，该方法同样适用于绝缘和导电化合物。所观察到的电磁特性很好地反映了实验获得的组合物。
2009-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
First-principles analysis of the effect of magnetic states on the oxygen vacancy formation energy in doped La$_{0.5}$Sr$_{0.5}$CoO$_3$ perovskite
Center for Microtechnologies, Chemnitz University of Technology（Chemnitz工业大学微技术研究中心）；Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems（弗劳恩霍夫电子纳米系统研究所）
本研究通过第一性原理计算探究3d过渡金属掺杂及铁磁、顺磁两种磁态对La₀.₅Sr₀.₅CoO₃钙钛矿氧空位形成能的影响，发现磁态因双交换作用呈掺杂剂特异性影响，仅考虑铁磁基态会得出误导性结论，凸显磁效应的重要性。
2025-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of carrier localization in doped perovskite nanocrystals for bright emission
基于金属卤化物钙钛矿的纳米晶体为高效照明提供了有前途的材料平台。利用瞬态光谱技术研究了锰掺杂的钙钛矿型纳米晶体CsPb（Cl，Br）3的激发复合动力学。我们发现，在掺杂时，本征激子辐射复合率增加，这通常是一个具有挑战性的材料特性定制。通过从头计算，我们可以将增强的发射速率归因于通过Mn掺杂剂的晶格周期性断裂增加的激子局域化，这增加了激子有效质量和电子和空穴波函数的重叠，从而增加了振子强度。我们的报告的基本策略，提高钙钛矿纳米晶体的发光效率将是有价值的发光应用效率最大化。
2020-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Towards an efficient perovskite visible-light active photocatalyst
SrTiO $_{3}$的禁带宽度限制了其光催化应用。无论阴离子掺杂的SrTiO $_{3}$的带隙是否变窄，阴离子掺杂结构都具有低的光转换效率。共阳离子掺杂可以改变SrTiO $_{3}$的带隙和带边位置，使其光催化性能扩展到更长的可见光。采用Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE 06）杂化泛函交换关联密度泛函方法，研究了SrTiO $_{3}$的晶体结构、电子结构和光学性质.探索了（Mo，Zn/Cd）和（Ta，Ga/In）共掺杂SrTiO $_{3}$保持后者半导体特性的方法。结果表明，由于SrTiO $_3$的禁带宽度较大，（Ta，Ga/In）共掺杂并不能提高其光催化活性。此外，（Mo，Cd）单掺杂的导带边缘的位置阻碍了光催化效率。结果表明，（Mo，Zn）共掺杂SrTiO $_3$可有效提高光催化活性。
2015-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Half Metal Transition Driven by Doping Effects in Osmium Double Perovskite
采用第一性原理密度泛函方法研究了新近合成的双钙钛矿结构材料Ca $_2$ FeOsO $_6$.计算结果表明，Ca $_2$ FeOsO $_6$是一种铁磁Mott绝缘体，其形成受到Fe-3 $d$和Os-5 $d$电子的自旋轨道耦合（SOC）、库仑相互作用以及晶场的共同作用.当用Ni代替Fe时，系统表现出自旋电子学应用所期望的半金属（HM）状态。在[Ca $_2$ Fe $_{1-x}$ Ni $_x$ OsO $_6$ ] $_2$中，观察到HM亚铁磁性，对于掺杂率$x=0.5$，每个晶胞具有$μ_{\rm tot}=2μ_{\rm B}$，而对于$x=1$，每个晶胞具有几乎为零的自旋磁化。由于费米能级附近自旋上、自旋下能带之间存在较大的交换劈裂，即使在SOC效应下，半金属度仍能保持。
2014-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Requirements for functional pn-homojunctions in lead-halide perovskite solar cells
Cui等人描述了基于铅卤化物钙钛矿的平面pn结太阳能电池的制造和表征。使用霍尔效应测量法测量的掺杂密度对于溶液处理的n型层从$N_D = 10^{12} cm^{-3}$变化到$8\times 10^{12} cm^{-3}$，对于蒸发的p型层从$N_A = 8\times 10^9 cm^{-3}$变化。虽然这些设备的性能优于它们的同类产品，但这些结果提出了三个重要的问题：（i）所报告的掺杂密度是否高到足以使器件中的静电势分布与未掺杂器件的静电势分布不同，（ii）掺杂密度是否足够高以使pn结在典型的光伏操作条件下保持完整，以及（iii）是pn-结有益于光伏性能，给出了卤化铅钙钛矿的典型性质。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
First-principles study on luminescence properties of Eu-doped defect pyrochlore oxide KNbWO$_6\cdot$H$_2$O:Eu$^{3+}$
缺陷烧绿石氧化物由于其灵活的组成和高的电子/空穴迁移率，作为有前途的发光材料引起了人们极大的兴趣。本文采用第一性原理方法研究了镧系元素掺杂的烧绿石氧化物\ce{KNbWO6}：0.125 Ln $^{3+}$的结构和电子性质。我们进行各种缺陷烧绿石模型的结构优化，并计算其电子结构，揭示了水合作用有显着的影响，在两个本地对称性周围的Eu $^{3+}$离子和带结构与改变其发光行为。在水合化合物中，发现电偶极$^5$ D $_0-^7$ F $_2$跃迁被局部对称性的提高部分抑制，并且化合物中的水分子可以介导激活剂Eu $^{3+}$离子与基质之间的非辐射能量转移，导致猝灭效应.结果表明，氧空位对发光是有害的，因为它们还原了Eu $^{2+}$离子附近的Eu $^{3+}$离子，并且还用作由入射光激发的传导电子的陷阱。我们对\ce{KNbWO6}：0.125 Ln $^{3+}$（Ln = Ce，Pr，Nd，Pm，Sm）的计算支持了缺陷烧绿石氧化物\ce{KNbWO6}也可以作为Ln $^{3+}$离子掺杂的发光基质，从而在原子水平上对这些材料的发光性质的变化趋势给出了有价值的见解。
2019-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Structure and dielectric properties of Ba$_2$Cu$_x$Y$_{1-x}$TaO$_{6-y}$ double perovskite
本文报道了Cu掺杂对Ba $_2$ Y $_{1-x}$ Cu $_x$ TaO $_{6-y}$（0.00 $\leq$ x $\leq$ 0.50）陶瓷结构和室温介电性能的影响。铜替代钇降低了烧结温度，并导致Ba $_2$ YTaO $_6$岩盐晶体结构的结构变化。介电常数和复阻抗谱测量表明介电常数的增强和界面麦克斯韦-瓦格纳极化的发生。
2019-10-24 cond-mat.mtrl-sci
An eco-friendly universal strategy via ribavirin to achieve highly efficient and stable perovskite solar cells
本研究利用枯草芽孢杆菌发酵产生的利巴韦林调控钙钛矿晶体生长，降低缺陷密度，显著提升了钙钛矿太阳能电池的效率与长期稳定性，并验证了该绿色分子掺杂策略的普适性。
2025-07-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A Theoretical Study on Band-Gap Engineering of CsCaI3 by Si Doping for Photo Voltaic Applications
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了硅掺杂对CsCaI 3晶体结构、电子和光学性质的影响。从我们的计算，我们预测CsCaI 3可以形成稳定的钙钛矿结构。还观察到，在CsCaI3中替代掺杂Si之后，材料仍然可以保持钙钛矿形式。能带结构研究表明，随着Si掺杂，带隙可以从未掺杂的CsCaI 3的4.76eV变化到掺杂75% Si的CsCaI 3的0.639eV。材料的光吸收光谱表明，Si掺杂可以诱导CsCaI3在可见光区的光吸收。电子局域化函数（ELF）和有效质量计算表明，Si掺杂可以改善材料的电子导电性能，满足光伏应用的要求。
2022-11-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Impact of interface defects on the band alignment and performance of TiO$_2$/MAPI/Cu$_2$O perovskite solar cells
Faculty of Physics, University of Bucharest（布加勒斯特大学物理学院）；Horia Hulubei National Institute for Physics and Nuclear Engineering（霍里亚·胡利贝伊核物理与核工程国家研究所）；National Institute of Materials Physics（材料物理国家研究所）；Department of Engineering, School of Technology, Reykjavik University（雷克雅未克大学技术学院工程系）
研究界面缺陷对TiO₂/MAPI/Cu₂O钙钛矿太阳能电池的影响，采用从头算密度泛函理论计算界面空位缺陷引起的能带对准变化，通过SCAPS模拟其对电池性能的影响，为电子和空穴收集优化提供见解。
2026-07-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
d0 Ferromagnetic Interface Between Non-magnetic Perovskites
我们使用计算和实验的方法来研究两个钙钛矿之间的电荷不平衡界面处的d 0铁磁性。在SrTiO 3/KTaO 3超晶格计算中，电荷不平衡在SrTiO 3层中引入空穴，在界面氧2 p轨道处诱导d 0铁磁半金属2D电子气。在实际浓度下，电荷不平衡压倒了空位掺杂。改变组成材料表明铁磁性是空穴型d 0钙钛矿界面的一般性质。原子尖锐的d 0 SrTiO 3/KTaO 3，SrTiO 3/KNbO 3和SrTiO 3/NaNbO 3外延界面在室温下表现出铁磁磁滞。我们认为这种行为是由于氧t1 g带的高态密度和交换耦合，而d带t2 g对称电子气的研究较多。
2012-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Interplays between charge and electric field in perovskite solar cells: charge transport, recombination and hysteresis
通过瞬态实验和理论计算，系统地研究了钙钛矿太阳能电池中电荷和电场的相互作用，它们对电池中的电荷输运、复合、储存和电滞效应起着关键作用。研究发现，光照可以增加钙钛矿吸收体中的载流子浓度，从而增强电荷复合，导致高电场和自由载流子共存。同时，电池显示出与多晶硅太阳能电池类似的电荷存储和结机制，其中结电场决定电荷收集和分布。此外，研究还表明，由于离子（空位）迁移而产生的掺杂和缺陷的静电荷会显著影响电池内部的电场，从而影响电荷的收集和复合，这可能是引起人们广泛关注的磁滞现象的根源.
2016-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced effective mass in doped SrTiO3 and related perovskites
有效质量是决定Seebeck系数和电子电导率的主要因素之一。Nb掺杂增加有效质量的原因有两个，晶格常数增加和电子效应。在这个从头算研究的有效质量估计从电子能带的曲率，它可以澄清，SrTiO 3晶体的变形有显着的影响，带隙和有效DOS和带质量，这两者都是在极好的协议的实验数据。然而，由于Nb掺杂高达0.2at%而导致的伽马点附近的e2 g带平坦化的电子效应是有效质量增加的主要因素。La的掺杂显示出有效质量的线性减小;这是由A-和B-位点的不同周围环境解释的。在SrTiO 3中的A位上的Ba和B位上的V等其他元素的取代也被发现增加了有效质量。
2009-04-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhancement of ferromagnetism by nickel doping in the 112 cobaltite EuBaCo2O5.50
有序的缺氧钙钛矿EuBaCo 2-xNixO 5. 50的研究表明，由镍的钴位的掺杂诱导在低温下在反铁磁基质EuBaCo 2 O 5. 50的强铁磁成分。该系统确实表现出相分离，即由嵌入在反铁磁基质EuBaCo2O5.50的铁磁域。此外，在40 K时，首次观察到了未掺杂相和镍掺杂相的磁性转变，这可归因于低于此温度时Eu ~（3+）磁矩的铁磁有序化。此外，观察到尖锐的超磁化多步骤低于5 K，在一个强钉扎系统的磁畴壁的运动的特点和非常不同的任何变磁转变。
2006-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Role of Defects in the Paramagnetism of Fe-doped Cs$_{2}$AgBiBr$_{6}$ Double Perovskite
Julius-Maximilian University of Würzburg（维尔茨堡大学）；Institute for Scintillation Materials, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院闪烁材料研究所）；Paderborn University（帕德博恩大学）；Universidade Estadual de Campinas-UNICAMP（坎皮纳斯州立大学）
铁掺杂Cs₂AgBiBr₆双钙钛矿中，Fe³+相关中心通过电子态调控光学和磁性性质，揭示其为稳定的取向敏感自旋探针。
2026-01-21 cond-mat.mtrl-sci
