Investigating charge carrier scattering processes in anisotropic semiconductors through first-principles calculations: The case of p-type SnSe
有效的从头计算方法计算材料的热电输运性质是非常有益的能量收集技术。BoltzTraP代码已被广泛用于有效地计算热电系数。然而，它的当前版本是公开的，仅基于恒定弛豫时间（RT）近似，这通常不适用于实际材料。在这里，我们扩展了BoltzTraP代码的实现，将现实的k依赖RT模型的温度依赖性的主要散射过程，即，屏蔽极性和非极性散射光学声子，散射声学声子，和散射电离杂质与筛选。我们的RT模型是基于Kohn-Sham特征值及其导数的平滑傅立叶插值，同时考虑到非抛物线性（超越抛物线或凯恩模型），简并性和多重性的能带在同一个立足点，在非常低的计算成本。为了验证我们的方法，我们计算了本征p型和空穴掺杂的硒化锡（SnSe）的低温相（Pnma）的各向异性热电输运性质。我们的结果是在定量协议与实验数据，关于各向异性的热电系数与温度和化学势的演变。因此，从这张照片，我们也得到了在p型SnSe的整体热电输运的主要散射过程的演变和理解。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
High-efficient thermoelectric materials: The case of orthorhombic IV-VI compounds
提高热电效率是材料科学面临的最大挑战之一。最近在简单的正交SnSe晶体中发现的优异的热电性能为这一前景提供了新的希望[Zhao等人，Nature 508，373（2014）]。基于第一性原理结合玻尔兹曼输运理论计算了正交晶系Ⅳ-Ⅵ族化合物GeS、GeSe、SnS和SnSe的热电性质，结果表明正交晶系SnSe的Seebeck系数、电导率和热导率与最近的实验结果一致.重要的是，与SnSe相比，GeS、GeSe和SnS表现出相当的热电性能。特别是GeS、GeSe和SnS的Seebeck系数在所研究的载流子浓度和温度范围内甚至比SnSe的更大。我们还使用Cahill模型来估计室温下的晶格热导率。大的Seebeck系数、高的功率因数和低的热导率使得这四种正交晶系IV-VI族化合物成为高效热电材料的有希望的候选者。
2015-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Metal-Insulator transition and Charge Transport Mechanisms in SnSe$_2$ Field-Effect Transistor
本文通过静电掺杂在SnSe$_2$薄膜场效应晶体管中观测到金属-绝缘体转变，揭示低温二维变程跳跃和高温电子-声子散射主导的输运机制，为优化二维材料电子器件提供依据。
2025-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Nature of Charge Carriers in Disordered Organic Molecular Semiconductors
无序有机分子半导体中的载流子输运是现代凝聚态物理中一个令人着迷的尚未解决的问题，同时对它们在“塑料”基场效应晶体管、发光二极管和激光器中的应用有着极其重要的意义。在这个问题上最有争议的问题是载流子的性质，即它们是裸电子还是修饰电子，称为极化子。本文首次用简单的实验证明了在无序分子半导体中，静态无序运动的极化子是载流子输运的主要原因。
2003-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Investigation and field effect tuning of thermoelectric properties of SnSe2 flakes
本研究通过实验测量SnSe2薄片的电学和热电性质，并利用场效应静电掺杂实现塞贝克系数和功率因子的显著调控，展示了二维材料在能量收集和开关技术中的应用潜力。
2023-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of SnX2(X=S, Se)-InSe van der Waals heterostructures from first- principle calculations
在这项工作中，从第一性原理模拟，我们调查双层范德华异质结（vdWh）的新兴的2维（2D）光学材料SnS 2和SnSe 2与单层InSe。采用密度泛函理论（DFT）计算方法研究了SnX 2（X=S，Se）-InSevdWh的结构、电子、光学和载流子输运性质.计算结果表明，SnX 2 -InSe在其最稳定的堆垛形式（AB-1）下是一种具有小（0.6- 0.7eV）间接带隙的材料。双层vdWh显示出宽光谱光学响应，在红外到可见光区域具有多个峰。在载流子输运性质方面，观察到电导的不对称性相对于传输方向和电子和空穴传输。从纳米电子学和光子学的角度来看，这些发现是有希望的。
2019-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo Simulation of Carrier Diffusion in Organic Thin Films with Morphological Inhomogeneity
采用蒙特卡罗模拟研究了有机薄膜中形貌不均匀性对载流子扩散的影响。在模拟中考虑了形态的不均匀性，将低能无序区域并入高能无序的主晶格中，从而降低了系统的整体高能无序。对于均匀的薄膜，载流子扩散被发现减少后，减少充满活力的障碍。与此相反，在不均匀的膜的情况下，载流子扩散增强后，减少整体充满活力的障碍，达到最佳值，超过该值，载流子扩散减少。通过我们的模拟，我们观察到，在不均匀的情况下，载流子扩散的行为是由于依赖于形态的载流子扩散，除了热和非热场辅助扩散机制。载流子扩散的这种形态依赖性是由于具有不同跳跃率的载流子分组的产生而产生的，这是在非均匀系统的较不无序区域中产生的载流子的缓慢弛豫效应之后。我们的模拟形态依赖的载流子扩散及其对基本扩散过程的影响提供了更深入的了解有机薄膜中的电荷输运机制。
2013-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Thermal fluctuations and carrier localization induced by dynamic disorder in MAPbI3 described by a first-principles based tight-binding model
卤化物钙钛矿在室温下受到大振幅非谐晶格涨落的强烈影响。基于密度泛函理论（DFT）计算，建立了动态无序MAPbI $_3$的紧束缚模型，计算了有限温度晶体结构在热无序和载流子局域化长度尺度下的电子结构.该模型预测个别哈密顿矩阵元素和能带结构具有高精度，由于包括额外的矩阵元素和描述符的非库仑相互作用。我们将此模型应用于电子结构的长度和时间尺度无法访问的第一原理方法，发现增加带隙，载流子质量，并在这些数量的亚皮秒波动，随着温度的升高，以及在300 K的热无序引起的大型超晶胞载流子本地化的发病。我们确定的长度尺度$L^*= 5$ nm的电子结构中的本地化的发病，与相关的带边波动减少，增加载流子质量，和Rashba分裂接近零。
2021-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Modelization of charge carriers mobilities in halide perovskites: Fröhlich scattering and quantum localization effects in a dynamic disorder regime
我们分析了紧束缚模型中MAPbI 3的量子输运性质。载流子通过与纵向光学声子模的Fröhlich相互作用而被强烈散射。这限制了它们在室温下的迁移率为200 cm $^2$ /Vs的顺序。在存在额外的非本征无序的迁移率降低和大部分的电子状态在能带边缘可以本地化。如果晶格是静态的，这些状态将是绝缘的，但是它们的局域化被纵向光学模式的振动引起的动态无序打破。这种由晶格动力学驱动的电子和空穴扩散过程有助于这种材料的独特电子性质。
2019-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Localization landscape theory of disorder in semiconductors. III. Application to carrier transport and recombination in light emitting diodes
在经典的半导体输运漂移-扩散模型中引入了一种新的方法，通过局域化景观理论来解释量子无序效应。在无序系统中，量子限制和量子隧穿极大地改变了影响异质结垂直输运的能垒。此外，它们导致通过多个2D量子阱的无序能量的2D景观中的最小能量的路径的重复传输。该模型解决了载流子动力学与量子效应自洽，并提供了一个计算更快的求解器相比，薛定谔方程的分辨率。该理论还提供了一个很好的近似的状态密度的无序系统在整个范围内的能量需要考虑在室温下的运输。通过对具有组成材料波动的全氮化物基发光二极管（LED）结构的3-D模拟建模的电流-电压特性与高质量蓝光LED的实验行为密切匹配。该模型还允许精细的量子效应的载流子输运通过这种复杂的异质结构的分析。最后给出了不同量子阱中载流子布居和复合的详细情况。
2017-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Correlated Anharmonicity and Dynamic Disorder Control Carrier Transport in Halide Perovskites
本研究通过多尺度模型揭示了卤化物钙钛矿中振动非谐性与动态无序的微观联系，合理解释了MAPbI$_3$和MAPbBr$_3$相变中迁移率差异，为调控非谐半导体载流子输运提供了指导原则。
2023-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Band gap analysis and carrier localization in cation-disordered ZnGeN$_2$
阳离子位点无序在三元氮化物的生长中提供了一定程度的自由度，用于调节材料系统的技术相关性质。例如，当结构的有序性偏离其基态的有序性时，ZnGeN $_2$的带隙改变。结合载流子局域化和缺陷态的观点，分析了不同无序度对ZnGeN $_2$电子性质的影响，弥补了目前研究中对稀态或完全无序系统的空白.本研究表明，在ZnGeN $_2$的状态和本地化的载流子的密度的变化计算使用带隙校正的密度泛函理论和混合计算部分无序的超晶胞使用Monte Carlo方法。我们使用局域化和态密度来讨论无序材料中带隙的不明确性质，比较理论和实验背景下能隙的多种定义。降低序参量导致无序情况下带隙的大幅减小。带隙的减小部分是由于在价带连续区上方形成的孤立的局域态，并且与由比锗更多的锌配位的氮相关联。除了完全有序的结构之外，缺陷态在所有结构中的普遍存在为将无序ZnGeN $_2$并入光学器件中带来了挑战，但是与这些缺陷相关的局部化提供了对材料中电子/空穴复合机制的深入了解。
2022-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Disorder-driven carrier transport in atomic layer deposited ZnO thin films
本文通过在4.2 ~ 300 K温度范围内随温度变化的电阻率测量，研究了无序对原子层沉积ZnO薄膜载流子输运机制的影响。在（0001）蓝宝石衬底上，在150 ~ 350 ℃的不同衬底温度下生长薄膜.发现薄膜中的缺陷和结构无序强烈地依赖于它们的生长温度。在150、300和350 ℃下生长的薄膜在整个电阻率测量温度范围内都是类超导体，这是由于这些薄膜中的无序增强所致。然而，在200和250 ℃下生长的薄膜中观察到低温下的金属-半导体转变（MST）。还观察到，在250 ℃下生长的薄膜具有较高的剩余电阻率，与在200 ℃下生长的薄膜相比，由于该薄膜中的无序增加，转变温度向更高的值移动。在转变温度以下的电阻率的回升已经很好地解释了考虑量子校正的玻尔兹曼电导率，其中包括弱本地化和库仑电子-电子相互作用的影响，在这些薄膜中的无序的存在。
2013-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Charge carrier relaxation model in hopping system
对跳跃系统中的载流子弛豫现象进行了论证和理论研究。基于跳跃输运理论，提出了描述载流子弛豫的解析模型。详细讨论了材料无序度、电场和温度与弛豫现象的关系。计算结果表明，电场和温度的增加会促进无序系统的弛豫效应，而材料无序度的增加会减弱弛豫效应。通过选取适当的参数，该模型可以很好地解释拉伸指数律。计算结果与有机半导体的实验数据符合得很好。
2013-03-18 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
Influence of morphological inhomogeneity induced carrier diffusion on transient photocurrent pulse shape in organic thin films
采用蒙特卡罗模拟研究了有机薄膜中载流子扩散引起的薄膜形貌对瞬态光电流脉冲展宽的影响。假设电荷输运的高斯无序模型，通过改变系统的整体能量无序，对均匀和非均匀薄膜的飞行时间光电流脉冲形状进行了模拟。在均匀系统的情况下，发现光电流脉冲的尾部展宽参数（W）的值随着能量无序的减小而减小。观察到的行为解释通过使用载流子扩散系数的时间演变。在非均匀系统的情况下，在降低系统的整体能量无序时，W的值在开始降低之前最初达到最大值。这是由于在后一种情况下的形态依赖的载流子扩散。这项研究elespants的重要性的影响的膜形态引起的载流子扩散的实验测量的形状的飞行时间瞬态光电流脉冲，这是发现一般被忽略。
2013-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence study of V-groove quantum wires: The influence of disorder on the optical spectra and the carrier thermalization
本文报道了GaAs/AlGaAs V型槽量子线结构的时间分辨和稳态光致发光研究。在8 ~ 200 K温度范围内进行了稳态光致发光实验。我们评估光致发光激发和吸收之间的关系，并确定实验的光密度，以分析光致发光光谱的温度依赖性。我们发现，在温度高于60 K时，光激发电子-空穴对在晶格温度下达到热平衡，而在温度低于约60 K时，它们在稳态下没有达到准平衡。时间分辨的光致发光研究进行了约2载流子密度。104 cm-1表明，在60 K下，在10 ps的时间尺度上达到准平衡。此外，热载流子在约100 ps内冷却到晶格温度。然而，在8 K时，在最早的时候发现了非热载流子分布的证据，这表明处于扩展态的载流子与处于局域态的载流子不处于热平衡。
1999-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Optical Control of Multi-Valley States in 2D SnS
The University of Tokyo（东京大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（量子科学技术研究机构）；University of Tsukuba（筑波大学）
该研究通过含时密度泛函理论与麦克斯韦方程模拟，发现二维SnS单层可通过调整激光偏振和载波包络相位实现多谷态的超快光学切换，为谷电子学器件提供新思路。
2025-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Charge Carrier Transport in Iron Pyrite Thin Films: Disorder Induced Variable Range Hopping
研究了黄铁矿（FeS2）薄膜中p型导电的起源和低载流子迁移率的机理。对三种不同方法制备的多晶和纳米结构薄膜进行了温度依赖的电阻率测量。膜具有高空穴密度和低迁移率，与用于其制备的方法无关。的电荷传输机制被确定为最近邻跳跃（NNH）在近室温下与莫特型可变范围跳跃（VRH）的空穴通过本地化状态发生在较低的温度。密度泛函理论（DFT）预测，硫空位诱导的局域缺陷态将位于带隙内，而电荷保持在缺陷周围。结果表明，黄铁矿薄膜中的电子性质，包括跳跃输运，与硫空位缺陷有关。研究结果为黄铁矿薄膜的电子性质及其对电荷输运的影响提供了新的认识
2021-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Microphotoluminescence study of disorder in ferromagnetic (Cd,Mn)Te quantum well
对具有载流子诱导铁磁性的调制掺杂（Cd，Mn）Te量子阱进行了显微光致发光成像实验。零场分裂，揭示了在低温阶段的自发磁化的存在下，局部测量;其波动进行比较的自旋内容和载流子密度，也测量光谱在同一个运行。我们表明，载流子密度的波动是主要的机制，负责在铁磁相的自发磁化强度的波动，而那些Mn自旋密度没有检测到的影响，在这个尺度上的观察。
2004-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Hopping transport of interacting carriers in disordered organic materials
在考虑电荷-电荷相互作用的情况下，对无序有机材料中的跳跃电荷输运进行了计算机模拟。这种方法提供了一种可能性，以考虑动态的相关性，被忽视的更传统的方法，如平均场论。结果发现，相互作用的效果是不低于通常认为的效果填充深态的非相互作用的载流子。研究还发现，载流子迁移率一般随载流子密度的增加而增加，但对于两种无序有机材料模型，相互作用的影响是相反的：对于非关联随机能量分布的高斯态，迁移率随相互作用强度的增加而减小，而对于长程关联无序模型，迁移率随相互作用强度的增加而增加。
2007-08-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Interplay of Quasi-Quantum Hall Effect and Coulomb Disorder in Semimetals
National Laboratory of the Rockies（落基山国家实验室）；King's College London（伦敦国王学院）；National High Magnetic Field Laboratory（国家高磁场实验室）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Renewable and Sustainable Energy Institute, National Renewable Energy Laboratory（可再生能源与可持续能源研究所，美国国家可再生能源实验室）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本研究通过调节Cd₃As₂中的缺陷浓度，实现了超低载流子浓度，揭示了准量子反磁效应与库仑杂音之间的相互作用，并展示了在TSMs中观察QQHE的复杂依赖关系。
2025-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Bimolecular Recombination of Charge Carriers in Amorphous Organic Semiconductors: Overcoming the Langevin Limit
本文研究了非晶态有机半导体中双分子载流子复合的一种特殊的能量无序，即电子和空穴的能级在给定的输运位置上随着某些无序控制参数的变化而同向移动（平行无序）。这种特殊类型的无序可以在其中能量无序的主要部分由构象无序提供的材料中找到。与最近研究的静电无序的情况相反，构象无序，如果空间相关，导致的重组速率常数的增加，变得大于相应的朗之万速率常数。可能，具有占主导地位的构象无序的有机半导体代表第一类复合速率常数可以克服朗之万极限的无定形有机半导体。
2020-02-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
The Acoustophotoelectric Effect: Efficient Phonon-Photon-Electron Coupling in Zero-Voltage-Biased 2D SnS$_2$ for Broadband Photodetection
本文发现SnS₂中声子-光子-电子耦合的声光电效应，利用100 MHz表面声波在零偏压下实现低暗电流宽带光电探测，红外响应度较此前提升八个数量级。
2023-08-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of charge carrier relaxation during hopping process on electroluminescence in organic solids
无序有机固体中的能量无序已被发现改变它们的物理参数。本文通过蒙特卡罗模拟和实验证明了电致发光光谱与能量无序有关。这种依赖性归因于跳跃过程中的载流子弛豫。电致发光光谱对能量无序的依赖性使其具有温度依赖性，并且已经发现在各种材料中温度依赖性随能量无序而变化。通过在高斯态密度中考虑载流子经由传输能的弛豫来进行模拟。建立了光谱位移随输运能变化的解析方程。
2014-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Finite-Size Scaling of Charge Carrier Mobility in Disordered Organic Semiconductors
非晶半导体中电荷输运的模拟通常是在微观尺度上进行的。结果，载流子迁移率变得依赖于系统尺寸。我们提出了一个简单的方法外推一个宏观的，非色散的流动性从微观的系统尺寸依赖。根据基于温度的外推法[Phys. Rev. B 82，193202（2010）]对该方法进行了验证。此外，我们提供了一个分析估计的系统尺寸进行非色散电荷输运模拟有限的载流子密度的系统中，来自截断高斯分布。该估计不限于格模型或特定速率表达式。
2015-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Carrier screening controls transport in conjugated polymers at high doping concentrations
本研究针对高掺杂共轭聚合物输运特性研究中未考虑载流子屏蔽的不足，引入德拜-休克尔形式的载流子屏蔽修正高斯态密度，结合泡利主方程计算输运参数，揭示了屏蔽对态密度、塞贝克系数斜率及热电功率因子的关键影响。
2023-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Localization landscape theory of disorder in semiconductors I: Theory and modeling
本文提出了一个考虑无序材料中量子局域化效应的半导体合金中载流子分布和输运模型。该模型是基于量子局域化的数学理论的最新发展，该理论为每种类型的载体引入了称为\emph{localization landscape}的空间函数。这些景观使我们能够预测电子和空穴量子态的局域化区域，它们相应的能量，以及局域态密度。我们展示了如何这些景观的各种输出可以直接实施到载流子输运的漂移扩散模型和吸收/发射跃迁的计算。这创造了一个新的计算模型，它可以解释无序局域化效应，同时也可以捕捉量子力学的两个主要效应，即势垒高度的降低（隧穿效应）和能量基态的升高（量子限制效应），而不必求解薛定谔方程。最后，这个模型被应用到几个一维结构，如单量子阱，有序和无序超晶格，或多量子阱，在精确的薛定谔计算的比较证明了由景观理论提供的近似的优良精度。
2017-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Band Meandering due to Charged Impurity Effects and Carrier Transport in Ternary Topological Insulators
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究学院加尔各答分校）；Jaypee Institute of Information Technology（贾伊皮信息技术学院）
研究揭示了电荷杂质效应和载流子输运在三元拓扑绝缘体中对带状蜿蜒的影响，证明掺杂通过增强 disorder 降低表面输运性能。
2025-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Many-body effects in strongly-disordered III-nitride quantum wells: interplay between carrier localization and Coulomb interaction
安德森局域化和多体相互作用的联合影响被观察到在强无序III族氮化物量子阱的光学性质中，库仑相互作用和涨落势是具有类似幅度的显著效应的系统。介绍了一种数值方法来求解存在无序和库仑相互作用的6维耦合薛定谔方程，这是一个具有挑战性的数值任务。它准确地再现了在室温下测量的InGaN量子阱的吸收和发光动力学：吸收光谱揭示了一个加宽的激子峰的存在，和载流子寿命测量表明，发光偏离传统的双分子行为。这些结果揭示了发光是由局域化和库仑相互作用之间的相互作用，并提供了实用的见解，在现代发光二极管的物理。
2019-06-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Charge Carrier Transport in Disordered Polymers
讨论了无序有机材料中载流子输运的一般性质。传输位能之间的空间相关性决定了漂移迁移率场依赖性的形式。无序材料中的特定空间相关性取决于其性质。迁移率场依赖性在极性和非极性材料中必须是不同的。分析了从瞬态光电流形状计算迁移率的不同方法。一种广泛使用的方法是非常敏感的瞬态的形状的变化，有时产生的结果，有效地掩盖了真正的依赖于电场或陷阱浓度的迁移率。提出了支持更好、更可靠方法的论点。电荷输运的材料中含有带电陷阱被认为是不使用孤立的陷阱近似，这导致定性不同的结果。这些结果表明，带电陷阱的影响很难对实验观察到的无序有机材料的输运性质负责。
2013-03-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Quantum states in disordered media. II. Spatial charge carrier distribution
空间和温度相关的电子分布$n(\mathbf r,T)$是无序半导体光电性质理论描述的基础。我们提出了两个强大的技术来访问$n(\mathbf r,T)$没有解决薛定谔方程。首先，我们通过将哈密顿量递归地应用于随机波函数（RWF），导出了非简并电子的密度。其次，我们通过对作用于无序介质中载流子的随机势应用通用低通滤波器（ULF），得到了一个与温度有关的有效势。由此，整个量子力学问题被简化为有效势场中$n(\mathbf r,T)$的准经典描述。我们通过与精确的量子力学解的比较，数值验证了这两种方法。这两种方法被证明优于广泛使用的本地化景观理论（LLT）时，我们比较我们的近似结果的载流子密度和迁移率在升高的温度下得到的RWF，ULF，和LLT与那些从精确解的薛定谔方程。
2023-02-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Valley relaxation of resident electrons and holes in a monolayer semiconductor: Dependence on carrier density and the role of substrate-induced disorder
利用时间分辨的光学克尔旋转，我们测量了剥离的WSe $_2$单分子膜中的电子和空穴的低温谷动力学作为载流子密度的系统函数。为了调和迄今为止报道的单层半导体中载流子谷动力学的许多不同的时间尺度，我们直接比较了具有不同介电环境的两个静电门控WSe $_2$单层中的掺杂依赖的谷弛豫。在完全封装的结构（hBN/WSe $_2$ /hBN，其中hBN是六方氮化硼）中，发现谷弛豫是单指数的。在低载流子密度下，谷弛豫时间$τ_v$相当长（$\sim$ 10~ $μ$ s），但在高电子或空穴密度下迅速减小到小于100~ns（$\gtrsim$ ~cm $^{-2}$）.相反，在直接置于二氧化硅上的部分包封的WSe $_2$单层（hBN/WSe $_2$ /SiO $_2$）中，载流子谷弛豫在低载流子密度下是多指数的。这种差异归因于来自SiO $_2$衬底的环境无序。出乎意料的是，非常小的面外磁场可以增加$τ_v$，特别是在hBN/WSe $_2$ /SiO $_2$结构中，这表明由无序诱导的局域态可以在去极化自旋和介导单层过渡金属-二硫族化物半导体中的驻留载流子的谷弛豫中起重要作用。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Alloy disorder effects on the room temperature optical properties of GaInNAs quantum wells
讨论了GaInNAs量子阱中合金无序对光态密度和平均室温载流子统计的影响。观察到室温光致发光峰和表面光电压谱之间的红移，该红移随着量子阱内的氮含量而系统地增加。这种斯托克斯位移和不同样品的吸收线宽之间的关系表明，光激发载流子经历了一个连续的过渡，从与晶格处于准热平衡被完全捕获的量子点样的电位波动，作为在合金中的氮分数增加。从光致发光光谱推断的“电子温度”的值被认为是与这种解释是一致的。
2005-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo simulation based on dynamic disorder model in organic semiconductors: From bandlike to hopping transport
有机半导体中载流子输运的动力学无序模型近年来得到了广泛的研究。虽然它成功地测定了有机晶体材料中的带状迁移率，但有机半导体中典型的输运特性--非相干跳跃却无法描述。在这项工作中，考虑到退相干过程中通过一个唯象参数，说退相干时间，投影和蒙特卡罗方法应用于这个模型，以确定等待时间，从而扩散系数。我们发现的传输类型的变化从带状到非相干跳跃与足够短的退相干时间，这表明退相干时间在确定有机物中的传输类型的重要作用。我们还讨论了不同退相干时间下载流子的空间范围，观察到了从离域（载流子驻留在约10个分子中）到局域化的转变。基于空间范围的实验结果，我们估计并五苯的退相干时间为1 ps量级。此外，还研究了扩散系数与退相干时间的关系，并对相应的实验进行了讨论。
2012-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo simulation of charge transport in disordered organic systems using buffer lattice at boundary
在这篇文章中，我们提出了一种替代的方法来模拟无序有机材料中的电荷输运通过使用缓冲晶格的边界。该方法不需要仔细跟踪载波的跨越边界的跳频图案。该方法的适用性是通过再现无序有机体系中迁移率、载流子弛豫和载流子扩散的场依赖性来建立的，所述无序有机体系是通过模拟无边界条件下沿场方向的体系的全长的电荷输运来获得的。通过模拟迁移率的场依赖性而不使用缓冲晶格来强调缓冲晶格的重要性，这导致在低场区的迁移率的负场依赖性（NFDM），这是由于载流子从沿场方向的被忽略的跳变和边界获得的额外偏置。
2018-11-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Distribution of charge carrier transport properties in organic semiconductors with Gaussian disorder
无序半导体中的载流子漂移迁移率通常从飞行时间（ToF）光电流瞬态中以图形方式提取，从而产生单个渡越时间。然而，术语通行时间的定义模糊不清，无法提供统计平均值方面的流动性。在这里，我们引入了一个先进的计算程序来评估ToF瞬态，它允许从光电流瞬态中提取渡越时间和迁移率的整个分布，而不是单个值。这种方法扩展了Scott等人的工作（Phys.Rev.B46，8603），适用于具有高斯态密度（DOS）的无序系统，并且使用一维蒙特卡罗模拟验证了其准确性。我们证明了这种新方法的优越性，通过比较它的常见的几何分析孔ToF瞬态测量聚（3-己基噻吩-2，5-二基）（P3 HT）。所提取的分布提供了对载流子传输的非常详细和准确的分析的访问。例如，不仅可以计算由平均渡越时间给出的迁移率，还可以计算平均迁移率。而后者确定的宏观光电流，前者是相关的高斯无序模型（GDM）内的能量无序参数$σ$的准确测定。通过使用普通几何方法得到的$σ$，正如我们所示，反而被低估了。
2014-04-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Contributions of point defects, chemical disorder, and thermal vibrations to electronic properties of Cd(1-x)Zn(x)Te alloys
基于第一性原理密度泛函理论研究了半导体合金Cd（1-x）Zn（x）Te（x<0.13）中最重要的本征缺陷的热力学和电子学性质.该合金是由一组超晶胞与无序的Cd/Zn亚晶格。缺陷形成能以及电子和光学跃迁能级作为一个功能的组合物进行了分析。我们发现，除了中性Te空位的缺陷形成能增加与Zn含量。这种行为是定性相似，但定量而不同的纯碲化镉的缺陷性质的体积应变的效果。最后，得到了点缺陷、合金无序和声子的相对载流子散射强度。它表明，对于现实的缺陷浓度载流子迁移率是有限的声子散射温度高于约150 K。
2012-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric transport in molecular crystals driven by gradients of thermal electronic disorder
针对有机半导体热电理论不足的问题，开发量子动力学模拟方法揭示载流子波函数沿温度梯度的运动机制，发现热电子无序梯度驱动热电流产生，为改进Seebeck系数提供新途径。
2024-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the molecular structure to suppress extrinsic disorder in organic transistors
在有机场效应晶体管中，组成分子的结构可以被定制以使载流子经历的无序最小化。对两种二萘嵌苯衍生物的实验表明，通过连接较长的核心取代基可以抑制无序-从而减少晶体管沟道中的电势波动并增加低温下的迁移率-而不会改变固有的传输特性。
2013-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Carrier hopping in disordered semiconducting polymers: How accurate is the Miller-Abrahams model?
根据体系的原子结构、相应的电子态以及它们与所有声子模的耦合，我们对强无序共轭聚合物中的载流子跳跃率进行了直接计算。我们发现，跳频速率对距离的依赖性和迁移率对温度的依赖性显着不同于简单的Miller-Abrahams模型，无论模型中的参数的选择。提出并验证了一个新的模型，该模型能较好地描述系统中的跳跃率，避免了电子-声子耦合常数的显式计算。我们的研究结果表明，除了电子态密度，声子态密度和波函数的空间重叠是必要的量，以正确地描述无序共轭聚合物中的载流子跳跃。
2010-07-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing contributions to conduction from transport within ordered and disordered regions in highly doped conjugated polymers through analysis of temperature-dependent Hall measurements
提出一种改进的霍尔测量分析方法，通过温度依赖的霍尔系数建模载流子的可偏转能力，提取可偏转载流子浓度、迁移率及电导贡献比例，发现高掺杂共轭聚合物中载流子迁移率是限制电导的主要因素。
2023-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Non-Ohmic behavior of carrier transport in highly disordered graphene
我们报告了高电场和高磁场探测的无序石墨烯的测量。通过施加高的源漏电压Vsd，我们能够研究我们的器件的电流-电压关系I-Vsd。随着Vsd的增加，从线性I-Vsd制度的非线性，并最终激活跳跃运输发生交叉。在无激活跳跃制度，带电载流子之间的库仑相互作用的重要性进行了论证。此外，我们表明，强烈的本地化在低T和小VSD的载流子的离域发生与高电场和垂直磁场的存在。
2013-10-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Instability of Amorphous Oxide Semiconductors via Carrier-Mediated Structural Transition between Disorder and Peroxide State
在非晶氧化物半导体中，占据价带尾态的受激空穴诱导形成亚稳态O $_2^{2-}$过氧化物缺陷。价带尾态至少部分由O-O ppσ* 分子轨道表征，局域空穴介导的晶格不稳定性导致过氧化物缺陷的形成。随着O-O键的形成，ppσ* 态被提升到导带，两个电子相应地被掺杂到电子基态。从O $_2^{2-}$过氧化态到正常无序态的能垒在混合密度泛函理论中被发现是0.97 eV。空穴介导的形成的亚稳定的过氧化物缺陷和它们的亚稳定性被认为是在非晶氧化物半导体中的负偏压和/或光照应力不稳定性的起源。
2011-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Universal Properties of Linear Magnetoresistance in Strongly Disordered Semiconductors
线性磁阻在半导体中发生，作为强电无序的结果，并且其特征在于与所施加的磁场成比例的非饱和磁阻。通过对无序MnAs-GaAs复合材料的研究，发现线性磁电阻（LMR）的大小在很宽的范围内与载流子迁移率数值相等，且与载流子密度无关。这种行为是对霍尔效应的补充，霍尔效应与迁移率无关并取决于载流子密度。此外，LMR似乎对无序的细节不敏感，并指出了经典LMR的普遍解释，可以应用于其他材料系统。
2010-07-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Determining a hopping polarons bandwidth from its Seebeck coefficient: Measuring the disorder energy of a non-crystalline semiconductor
执行多声子跳跃的载流子通常与声子足够强地相互作用以形成极化子。极化子的缓慢运动与缓慢移动的原子位移有关，原子位移严重降低了其输运带的固有宽度。这里的一种手段来估计跳跃极化子带宽从塞贝克系数测量。半导体塞贝克系数的大小通常在室温附近相当大（大于86微伏/K）。然而，根据热力学第三定律，塞贝克系数必须在绝对零度为零。本文研究了跳跃极化子的Seebeck系数向低温区的转变。这种转变的温度和锐度取决于载流子的浓度和它们的输运带的宽度。这一特征提供了一种估计极化子输运带宽度的方法。由于极化子能带的本征展宽非常小，小于特征声子能量，无序半导体中极化子输运带的净宽度接近其跳跃载流子所经历的能量无序，即其无序能量。
2016-11-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Carrier confinement and alloy disorder exacerbate Auger-Meitner recombination in AlGaN ultraviolet light-emitting diodes
本研究针对AlGaN紫外LED的效率骤降问题，通过第一性原理计算揭示合金无序、极化场载流子限制加剧Auger-Meitner复合的机制，提出抑制极化场、增加阱宽的缓解方案。
2024-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bimolecular Recombination of Charge Carriers in Polar Amorphous Organic Semiconductors: Effect of Spatial Correlation of the Random Energy Landscape
我们提出了一个简单的模型的双分子载流子复合在极性非晶有机半导体中的主要部分的充满活力的障碍是由永久偶极子提供，并表明，复合速率常数可以远小于相应的朗之万速率常数。非晶偶极材料中随机能量场的长程空间相关性是导致速率常数大幅度降低的原因，在没有空间相关性的情况下，即使是强无序也不会改变Langevin速率常数。我们的研究表明，双分子复合的显著抑制可以发生在均匀的非晶有机半导体中，而不需要材料的大尺度不均匀性。
2020-02-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Order in disorder: increased carrier mobility of downscaled amorphous semiconductors for high-speed thin film transistors in flexible electronics
University of Cambridge（剑桥大学）
本文针对非晶半导体载流子迁移率偏低的问题，基于能带涨落框架证明仅通过器件缩尺即可显著提升其本征载流子迁移率，且不损害器件一致性。
2025-07-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Theory of carrier transport in bilayer graphene
我们开发了一个理论的密度，无序，和温度依赖的双层石墨烯的电导率在存在的长程带电杂质散射以及一个额外的短程无序的独立起源，建立这两个散射机制有助于显着确定双层输运性质。我们发现，虽然双层石墨烯的强屏蔽性能导致与相应的单层情况下的定性差异，这两个系统表现出线性密度依赖的导电性在高密度和最小的石墨烯导电性行为周围的电荷中性点，由于形成不均匀的电子空穴水坑诱导的随机带电杂质中心。
2009-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the qualitative difference between phonon-assisted transition rates of electrons and holes in organic disordered semiconductors
我们建议在有机无序半导体中，不同的电子和空穴之间的分子之间的电荷跃迁速率的通用表达式。供体和受体分子（单体）表示在他们的前线轨道，与渐近尾巴反映不同的渐近势阱结合不同的载流子。该模型预测了隧道因子的不对称性以及与声子场的相互作用，从而导致不同载流子的跃迁速率和热迁移率的不同公式。这是明确证明的有机分子之间的过渡所引发的分子间距离的波动，由于变形的声子场，但载流子之间的不对称性是普遍的，应该是必不可少的定量分析在任何无序材料中的电荷输运。特别是，在经典的莫特考虑的框架下，我们的结果预测一个不寻常的温度依赖性的空穴迁移率，$\sim (T_0/T)^r \exp -( T_0/T)^{1/4}$，其中$r = ( E_F^h)^{-1/2}$，和$E_F^h$是在费米能级的原子单位的空穴的能量。
2015-07-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
A disordered RKKY lattice mean field theory for ferromagnetism in diluted magnetic semiconductors
我们发展了一个格子平均场论，考虑到空间波动与随机无序的磁性杂质位置和有限的平均自由程与低载流子迁移率相关的稀磁半导体中的铁磁有序。假设载体介导的间接RKKY交换磁性杂质之间的相互作用，我们发现大量的偏差，从广泛使用的连续齐纳模型Weiss平均场预测。我们的理论允许准确的分析预测Tc，并提供了一些观察到的异常，包括非布里渊函数磁化曲线，抑制低温磁化饱和，和Tc对电导率的依赖性简单的解释。
2003-05-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Effect of disorder on a graphene p-n junction
提出了栅控石墨烯pn结中载流子浓度梯度受栅压控制的输运理论。取决于该梯度和带电杂质的密度，结电阻由扩散或弹道贡献主导。我们发现观察弹道输运的条件，并表明，在现有的设备，他们只满足边际。我们还数值模拟了载流子的轨迹，并说明了实现更微妙的弹道效应，如Veselago透镜的挑战。
2008-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge induced energy fluctuations in thin organic films: effect on charge transport
考虑了静电荷对无序有机材料中载流子输运的影响。库仑相互作用的长程性质需要考虑传输层的有限厚度。导电电极的存在下显着修改有机介质的属性，消除了长距离库仑发散，并使得它可以计算在有限形式的有机介质的统计特性（与非零总电荷密度），相关的传输特性。一个特别的注意是支付的特殊情况下的电荷诱导的障碍-一种源于表面电荷位于粗糙表面的电极。我们还提出了一个推广的一维模型的载流子输运的情况下，非均匀的能量无序，实现在电荷诱导的无序。
2000-09-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
