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
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
Carrier density modulation in graphene underneath Ni electrode
我们研究了金属下石墨烯的输运性质，以揭示石墨烯场效应晶体管中源/漏电极下石墨烯中的载流子密度是否是固定的。石墨烯/Ni双层结构的电阻已经显示出类似石墨烯的背栅偏压依赖性。换句话说，石墨烯的电性能不会受到其与Ni接触的显著影响。这种意外的结果可以归因于金属/石墨烯界面处的抗蚀剂残留物，这可以减少石墨烯和金属之间的相互作用。在使用具有有机抗蚀剂的常规光刻技术制造的背栅器件中，当讨论金属/石墨烯接触时，应当考虑金属电极下方的石墨烯中的载流子密度调制。
2013-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface defect-assisted phonon scattering of hot carriers in graphene
石墨烯的宽带和超快光响应近年来得到了广泛的研究，尽管光激发载流子动力学仍然远未完全理解。不同的实验方法意味着热电子的两种根本不同的散射机制之一。一种是高能光学声子，另一种是无序驱动的声学声子超碰撞。然而，通过光学和声学声子的并发弛豫尚未考虑到目前为止，阻碍了在一个统一的框架内解释不同的实验。在这里，我们扩大了光学声子介导的冷却模型，包括电子散射的声学声子。通过假设增强的电声声子超碰撞从本地化缺陷在光热电电流生成界面，我们提供了一个更广阔的视角超快的光响应的石墨烯，突出了以前被忽视的影响的接口冷却动力学。我们表明，瞬态光热电响应，这已完全归因于超碰撞，可以成功地解释不拒绝建立光学声子弛豫路径，表明这两种冷却机制不是相互排斥的，而是相辅相成的。
2017-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional electron systems in perovskite oxide heterostructures: Role of the polarity-induced substitutional defects
在钙钛矿氧化物如LaAlO 3和SrTiO 3的界面处的二维电子系统（2DES）的发现激发了在利用这种类型的氧化物异质结构设计界面功能方面的巨大努力。然而，它的基本起源仍然不清楚，例如共存的界面导电性和磁性的微观机制。在这里，我们报告了一个全面的光谱调查的深度剖面的2DES相关的Ti 3D界面载流子使用深度和元素的特定技术，驻波激发光电子能谱和共振非弹性散射。我们发现，一种类型的Ti 3d界面载流子，这引起的2DES是位于3个单位电池从n型界面的SrTiO 3层。出乎意料的是，另一种类型的界面载流子，这是极性诱导的Ti-on-Al反位缺陷，存在于相对的LaAlO 3层（~10 Ω）的前3个晶胞中。我们的研究结果提供了一个微观图片的本地化和移动Ti 3d界面载流子分布在整个接口，并建议在LaAlO 3/SrTiO 3接口的2DES和2D磁性有不同的解释，起源于不同类型的接口载流子。
2020-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Significant reduction in semiconductor interface resistance via interfacial atomic mixing
两个不同半导体之间的接触电阻由载流子通过它们界面的传输决定。尽管普遍存在的接口，跨这些接口的电荷传输的定量模拟是困难的，限制了界面电荷传输的理解。本工作采用格林函数来研究具有代表性的Si/Ge界面的电荷输运。对于理想界面，透射率小，接触电阻高，这不仅是因为载流子袋失配使其难以满足动量守恒要求，而且是因为界面两侧Bloch波函数的对称性不相容。相反，在界面处的原子混合增加了载流子的透射率，因为界面粗糙度打开了许多非镜面传输通道，这与完美界面相比大大降低了接触电阻。具体来说，我们表明，无序的界面与某些对称性，创造更多的非镜面透射。我们的研究将有助于未来设计高性能低接触电阻的异质结构。
2022-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contact Dependence of Carrier Injection in Carbon Nanotubes: An Ab Initio Study
我们结合从头算密度泛函理论与运输计算提供了一个微观的基础区分良好和不良的金属接触纳米管。比较Ti和Pd作为不同的接触金属的例子，我们追溯到Pd的金属纳米管杂化的性质所观察到的优越性。基于大规模的Landauer输运计算，我们建议，“最佳”的金属纳米管的接触结合了一个弱的杂交与金属和纳米管之间的大接触长度。
2006-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization screening and induced carrier density at the interface of LaAlO$_3$ overlayer on SrTiO$_3$ (001)
通过密度泛函理论计算，研究了晶格极化在SrTiO $_3$（001）上LaAlO $_3$覆盖层的$n$型界面诱导载流子密度中的作用.当不存在氧空位或缺陷时，发现LaAlO $_3$层中的极化屏蔽的大小与界面处诱导的载流子电荷相关。对于具有几个LaAlO $_3$层的界面，感应的电荷载流子被静电屏蔽补偿，因此其密度保持远小于0.5个电子/晶胞。
2009-04-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Review of Ultrafast Spectroscopy Studies of Valley Carrier Dynamics in Two Dimensional Semiconducting Transition Metal Dichalcogenides
二维层状过渡金属二硫属化合物为未来基于谷的信息处理提供了新的机会，也为研究激子效应提供了理想的平台。在各种器件物理的中心，对他们可能的电子和光电应用是理解各种多粒子电子态的动态演化，特别是激子占主导地位的TMD的光电响应，在新的背景下的自由度谷。在这里，我们提供了一个简单的回顾，在使用螺旋度分辨超快光谱，特别是超快泵浦探测光谱，研究半导体单层过渡金属二硫属化物谷相关的多粒子电子态的动态演化的实验进展。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of one-dimensional wires of free carriers in transition-metal-dichalcogenide nanostructures
我们强调的出现在二维过渡金属-二硫属化物纳米结构-纳米带，岛屿，和反转域边界-作为一个广泛的和普遍的现象驱动的极性不连续性发生在其边缘或边界的金属状态。我们表明，这样的金属状态形成一维线的电子或空穴，与自由电荷密度，随着系统的大小增加，直到完全屏蔽的极化电荷，也可以控制特定的边缘或边界配置，例如，通过化学吸附的氢或硫原子的边缘。对于三角形的岛屿，当地的极性不连续性发生，即使在没有一个总的偶极矩的岛屿，并导致积累的自由载流子接近的边缘，提供了一致的解释以前的实验观察。为了进一步强调这些机制的普遍性，我们表明，极性不连续性引起的金属状态也在反转域边界。这些发现强调了工程过渡金属二硫属化物纳米结构在纳米和光电子学，自旋电子学，催化和太阳能收集方面的多种应用的潜力。
2015-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional carrier gas at a polar interface without surface band gap states: A first-principles perspective
本研究利用第一性原理计算GaN与应变AlN界面，发现通过表面分数电荷赝氢原子补偿极化，界面二维电子或空穴气可自然形成，且无需带隙内表面态。
2023-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Charge carriers trapping by the full-configuration defects in metal halide perovskites quantum dots
金属卤化物钙钛矿量子点（MHPQDs）因其优异的性能和尺寸特性在光伏和光电领域引起了人们极大的兴趣。然而，如何系统地分析不同缺陷对载流子的俘获仍然是一个具有挑战性的课题。在Huang-Rhys模型的基础上，通过在量子缺陷模型中引入局域化参数，发展了一种全组态缺陷（包括不同深度和晶格弛豫强度的缺陷种类）的方法，研究了MHPQD中各种缺陷对载流子俘获的非辐射多声子过程.利用该方法，找到了载流子从量子点基态转移到不同缺陷的最快俘获通道，并给出了俘获时间与量子点半径、缺陷深度和温度的关系。这些结果不仅丰富了缺陷对载流子的俘获过程的认识，而且对基于MHPQDs的光伏和光电器件的设计具有启发意义。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the Origin of the 2DEG Carrier Density at the LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Interface
在LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面处的二维电子气（2DEG）的输运测量发现载流子密度远低于“极性突变”论点所预期的。从一个详细的密度函数的研究，我们建议如何这种差异可能会被调和。我们发现，电子占据多个子带的接口，导致一个丰富的阵列的输运性质。一些电子被限制在一个单一的界面层，易于本地化，而其他小质量和扩展到几个层预计将有助于运输。
2008-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Thermalization of photoexcited carriers in two-dimensional transition metal dichalcogenides and internal quantum efficiency of van der Waals heterostructures
范德华半导体异质结构可以成为下一代光电和光伏器件中利用热光激发载流子的平台。热载流子器件的内量子效率取决于光生载流子提取率和热化率之间的关系。利用\textit{ab-initio}方法，我们证明了单层过渡金属二硫属化物的光生载流子热化时间强烈地依赖于声子谱和电子自旋轨道耦合的特性。详细地说，在价带中提升的自旋简并抑制了声学声子上的空穴散射，与电子相比，将空穴的热化减慢了一个数量级。此外，在MoS $_2$和WSe $_2$中，空穴热化时间表现不同，因为在这些看似相似的材料中自旋轨道相互作用不同。我们预测隧穿范德华半导体异质结构的内部量子效率定性地取决于是否使用MoS $_2$或WSe $_2$。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall 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
Quantitative calculations of charge carrier densities in the depletion layers at YBa2Cu3O7-x interfaces
一方面，在高Tc超导体界面和晶界处的电荷再分布对于技术应用是有问题的。另一方面，它为裁剪局部电子态提供了一个很好的视角。对于原型（金属）接口，我们推导出定量结果的CuO 2-平面的本征掺杂，即从体值的载流子密度的偏差。我们的数据是基于密度泛函理论中的从头算超晶胞计算。一个显着的空穴欠掺杂是固有的清洁界面，几乎独立的接口几何形状。相反，阳离子取代以及电负性杂质的掺入可以补偿本征电荷转移，并提供对超导体掺杂的精确调节。缺氧的影响进行了讨论。
2009-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Nature of carrier injection in metal/2D semiconductor interface and its implications to the limits of contact resistance
过渡金属二硫属化合物（TMDC）单层膜具有优异的电学和光学性质。然而，这些二维（2D）器件的性能往往受到金属接触界面提供的大电阻的限制。到目前为止，从金属到2D TMDC层的载流子注入机制仍然不清楚，肖特基势垒高度（SBH）和接触电阻（Rc）的报道差异很大，特别是在单层极限下。在本工作中，我们采用理论和实验相结合的方法，在Au和Ni接触的单层MoS_2器件中得出以下结论：（i）载流子通过两个势垒的级联注入源极接触-势垒高度由金属和TMDC层之间的相互作用程度决定;（ii）由于注入势垒的多维性，传统的Richardson方程变得无效，利用Bardeen-Tersoff理论，我们导出了描述这种复合势垒的Richardson方程的适当形式;（iii）我们提出了一种新的传输长度法（TLM）的SBH提取方法，可靠地提取SBH通过消除任何混杂效应的温度依赖性的沟道电阻变化;（iv）我们推导出的兰道极限的接触电阻在这样的设备中实现。将极限与实验获得的接触电阻进行比较，发现技术改进的空间很大。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metal-insulator transition in type II heterostructures based on transition metal dichalcogenides
解析地解决了过渡金属二硫属化物Ⅱ型异质结中载流子间库仑相互作用的屏蔽问题。在足够高的载流子密度下，得到层间激子能量的密度依赖性。层间激子的能量在金属-绝缘体转变点趋于零。所提出的计算方案使得有可能找到这种转变的密度的温度依赖性。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall 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
Valley Coherent Hot Carriers and Thermal Relaxation in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
我们显示室温谷相干性与MoS 2，MoSe 2，WS 2和WSe 2单层使用线性偏振分辨热光致发光（PL），在接近激发的能量-证明保存谷相干性之前，充分的散射事件。共极化热发光的特点，使我们能够提取的结合能的下限为0.42（+/- 0.02）eV的单层二硫化钼中的A激子。PL峰的展宽被发现是由玻尔兹曼型热发光尾，并使用指数衰减的斜率，在原位提取的载流子温度在不同阶段的能量弛豫。在弛豫过程中发射的光学声子的温度探测通过利用相应的拉曼峰的加宽，由于温度引起的非谐效应。研究结果提供了谷相干热载流子光生及其随后的能量弛豫路径的物理图像。
2016-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant tunability of the two-dimensional electron gas at the interface of gamma-Al2O3/SrTiO3
本文报道了在γ-Al_2O_3/SrTiO_3（GAO/STO）尖晶石/钙钛矿界面上2DEG的物理性质的巨大可调性。通过调节载流子密度，利用离子液体门控对能带进行填充，系统在临界载流子密度为3E 13 cm-2时发生了Lifshitz跃迁，在低温下观察到了Rashba自旋轨道相互作用的显著增强和近藤效应的出现.此外，随着载流子浓度随着门控电压的降低而耗尽，电子迁移率在幅度上增强了6倍以上，从而观察到清晰的量子振荡。通过EDLT门控的GAO/STO界面的巨大可调谐性不仅显示了具有按需特性的氧化物器件设计的前景，而且还揭示了非同构尖晶石/钙钛矿界面处的2DEG的电子结构的新的光。
2017-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Boundary Conductance Across Metal-Nonmetal Interfaces: Effects of Electron-Phonon Coupling both in Metal and at Interface
本文从理论上研究了金属-非金属界面上存在电子-声子耦合时的边界热导。金属与非金属之间的热能传递有三个途径：（1）界面处的声子-声子耦合;（2）界面处的电子-声子耦合;（3）金属内部的电子-声子耦合和界面处的声子-声子耦合。我们发现这三个通道可以用一个等效的串并联热阻网络来描述，并在此基础上导出了边界热导的解析表达式。然后，我们在三个典型的界面：Pb-diamond，Ti-diamond，和TiN-MgO中，从每个通道的不同贡献的热边界电导。结果表明，上述通道之间的竞争决定了热边界电导。
2014-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Spin Injection in Graphene via Dynamical Carrier Filtering at Transition Metal Dichalcogenide Interfaces
Kansai Institute for Photon Science, National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（光子科学关西研究所，量子科学技术研究开发机构）；Department of Nuclear Engineering and Management, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学大学院工学系研究科核工程与管理学专业）
研究通过时域密度泛函理论分析了在圆极化激光照射下WSe₂-石墨烯异质双层中超快自旋注入机制，发现自旋注入并非被动过程，而是由界面的自旋选择性载流子过滤驱动，导致石墨烯中净自旋磁化。
2025-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Determination of Carrier Type Doped from Metal Contacts to Graphene by Channel-Length-Dependent Shift of Charge Neutrality Points
描述了一种用于确定从金属接触转移到石墨烯的载流子、电子或空穴的类型的方法。的狄拉克点被发现向更负（正）的电子（空穴）掺杂的栅极电压通过缩短电极间的间距。狄拉克点的移动伴随着电子-空穴电导率不对称性的增强。实验确定的载体类型可以用通过与石墨烯的相互作用而改变的金属功函数来解释。
2011-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic carrier doping of GdTiO3/SrTiO3 interfaces
异质结构和超晶格组成的原型莫特绝缘体，GdTiO 3，和带绝缘体SrTiO 3的分子束外延生长，并显示出内在的电子重建，约1/2电子每个表面晶胞在每个GdTiO 3/SrTiO 3接口。片状载流子密度在所有结构中包含一个以上的SrTiO 3晶胞是独立的层厚度和生长序列，表明移动载流子是在一个高浓度，二维电子气绑定到界面。这些载流子密度紧密地满足用于补偿这些极性界面处的固定电荷的静电要求。基于实验结果，深入了解界面能带排列，电荷分布和不同的静电边界条件的影响。
2011-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Modulation of electron carrier density at the n-type LaAlO3/SrTiO3 interface by water adsorption
通过第一性原理电子结构计算，研究了n型LaAlO 3/SrTiO 3（LAO/STO）界面LaAlO 3表面水吸附的能量稳定性和解离动力学及其对界面电子性质的影响.在室温环境气氛中，1个水分子单层（ML）的构型最稳定，其中3/4 ML的解离水分子吸附在表面，1 ML的解离水分子的构型是亚稳定的。水分子解离诱导LAO表面的价带最大值（VBM）上移，减小LAO表面的VBM与STO的导带最小值之间的间隙。对于具有三个LAO晶胞层的LAO/STO界面，一旦解离水分子的覆盖度达到1/2 ML，间隙关闭，界面变为金属，并且LAO/STO界面处的载流子密度随着解离水分子的覆盖度的增加而增加。我们的研究结果提出了两种方法来控制在LAO/STO界面的电导率：（I）绝缘体-金属过渡，通过在裸露的表面吸附大量的水;（II）载流子密度的变化之间的过渡最稳定的和亚稳态的吸附配置为1 ML覆盖在室温下在环境气氛中。
2013-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Carrier-number fluctuations in the 2-dimensional electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 interface
研究了LaAlO_3/SrTiO_3界面二维电子气的电压谱密度SV（f）。低频分量具有明显的1/f行为，具有二次偏置电流依赖性，归因于电阻波动。然而，它的温度依赖性是不符合经典的Hooge模型，载流子迁移率波动的基础上。实验结果，而不是，解释在载流子数波动方面，由于激发捕获机制的2维电子气。
2013-12-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Modulation doping to control the high-density electron gas at a polar/non-polar oxide interface
提出了一种调制掺杂方法来控制原型极性/非极性氧化物界面处的高密度电子气的载流子密度。结果表明，通过将GdTiO 3层与Sr合金化，GdTiO 3/SrTiO 3界面处的电子气载流子密度可以从其最大值（~ 3 × 10^14 cm^-2）降低20%。二维电子气的塞贝克系数随着载流子密度的降低而增加。实验结果提供了洞察的起源载流子在氧化物界面表现出极性不连续。
2012-08-28 cond-mat.mtrl-sci
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
Pyroelectric origin of the carrier density modulation at graphene-ferroelectric interface
采用连续近似方法研究了铁电体上多层石墨烯的静态和高频热耗散。我们证明了焦耳热效应，由高频交流电流在石墨烯中引起的，在铁电衬底中产生明显的温度梯度。热释电效应将梯度转化为自发极化梯度。因此，高频去极化电场发生并穿透多层石墨烯。石墨烯中的自由电荷立即屏蔽电场，因此它们的密度以高频振荡。计算结果表明，热释电效应可以改变石墨烯-铁电体界面处的自由载流子密度，从而改变多层石墨烯沟道的电导率。因此，热释电机制对于理解太赫兹频率下石墨烯-铁电界面上发生的复杂物理热和电学过程至关重要。
2012-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Electron mobility of a two-dimensional electron gas at the interface of SrTiO$_3$ and LaAlO$_3$
采用三带Boltzmann方法计算了低温下LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$界面电子气的迁移率，其中载流子-带电杂质散射过程占主导地位.我们解释了介电函数的各向异性特性，这是一个结果的椭圆带接近费米面。在无规相位近似下考虑了屏蔽效应对电子-杂质长程库仑相互作用的影响。工作在载流子密度足够高，忽略自旋-轨道诱导分裂的带，我们发现的迁移率与载流子密度的立方幂（$n_{2D}^{-3}$）成反比，与实验结果吻合得很好。我们还研究了可变介电常数的SrTiO $_{3}$，系统的多频带性质和带间相互作用在探索这一结果的作用。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Polar Fluctuation and Lattice Mismatch on Carrier Mobility at Oxide Interfaces
自从在LaAlO 3/SrTiO 3氧化物界面发现二维电子气（2DEG）以来，提高载流子迁移率成为器件应用的重要问题。本文通过使用交替极性钙钛矿绝缘体（La0.3Sr0.7）（Al0.65Ta0.35）O3（LSAT）将晶格失配从3.0%降低到1.0%，低温载流子迁移率提高了30倍，达到35，000 cm 2 V-1 s-1。此外，还发现LSAT/SrTiO 3（001）界面的两个临界厚度：一个在5个晶胞处出现2DEG，另一个在12个晶胞处出现载流子迁移率峰值。相比之下，导电（110）和（111）LSAT/STO界面仅显示8个晶胞的单一临界厚度。这可以用大口径终端化学成分引起的极性波动来解释。除了晶格失配和晶体对称性在界面处，极性波动所产生的组合物已被确定为一个重要的变量，以定制在氧化物界面，以优化的2DEG运输。
2015-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
THz carrier dynamics in $SrTiO_{3}/LaTiO_{3}$ interface two-dimensional electron gases
针对复合氧化物界面二维电子气的硅基集成需求，结合太赫兹光谱实验与含Hubbard U的密度泛函理论计算，研究了Si(001)上STO/LTO/STO异质结的载流子动力学特性，获得了载流子浓度、迁移率、弛豫时间及有效质量等关键参数。
2025-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hall carrier density and magnetoresistance measurements in thin film vanadium dioxide across the metal-insulator transition
在高达12特斯拉的磁场中，对薄膜二氧化钒（VO 2）的金属-绝缘体转变（MIT）进行了温度相关的磁输运测量。霍尔载流子密度在MIT处增加了4个数量级，并且几乎完全解释了电阻变化。霍尔迁移率在MIT上变化很小，并且保持较低，约为0.1cm 2/V sec。发现电子是MIT两侧的主要载流子。测量了半导体相的小正磁阻。
2010-06-22 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Coupling between tilts and charge carriers at polar-nonpolar perovskite interfaces
在钙钛矿界面产生二维电子气的极性不稳定性的唯象理论，由此扩展到包括耦合到钙钛矿倾斜。首先探讨了均匀倾斜的朗道理论，为进一步的，更现实的朗道-金兹伯格理论描述了整个薄膜不同的倾斜幅度设置场景。该理论也被推广到占的响应，施加的电场垂直的接口，这使得更精细的控制相变。传统上描述的单个金属-绝缘体转变的物理学通过耦合而大大丰富，该模型描述了具有一个或两个转变的各种场景，可能是连续的或不连续的。第一性原理计算允许对定义模型的参数进行估计，这些参数已经针对铝酸镧和钛酸锶之间的界面进行了计算。
2022-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Suppressed carrier density for the patterned high mobility two-dimensional electron gas at gamma-Al2O3/SrTiO3 heterointerfaces
在尖晶石γ-Al 2 O 3和钙钛矿SrTiO 3之间的非同构界面处的二维电子气（2DEG）的特征在于除了高达1 E15 cm-2的量级的高载流子密度之外，还具有在复合氧化物界面之间的记录电子迁移率。在这里，我们报告的图案化的2DEG在γ-Al 2 O3/SrTiO 3界面生长在650 °C下，通过脉冲激光沉积使用硬掩膜的LaMnO 3。图案化的2DEG表现出临界厚度的2个单元电池的γ-Al 2 O3的界面导电性的发生，类似于未图案化的样品。然而，发现其最大载流子密度约为3E 13 cm-2，远低于未图案化样品的载流子密度（1 E15 cm-2）。值得注意的是，对于载流子密度为7 E12 cm-2的图案化2DEG，在低温下获得了约3，600 cm 2 V-1 s-1的高电子迁移率，其表现出清晰的Shubnikov-de Hass量子振荡。在γ-Al 2 O3/SrTiO 3界面处的图案化高迁移率2DEG为高迁移率全氧化物电子器件的尖晶石/钙钛矿界面的设计和应用铺平了道路。
2017-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Accelerated Carrier Recombination by Grain Boundary/Edge Defects in MBE Grown Transition Metal Dichalcogenides
过渡金属二硫属化物（TMD）中的缺陷-载流子相互作用对载流子弛豫动力学和载流子输运起着重要作用，决定着电子器件的性能。利用飞秒激光时间分辨光谱技术研究了分子束外延生长的MoTe 2和MoSe 2中晶界/边缘缺陷对光激发载流子超快动力学的影响。我们发现，与剥离样品相比，分子束外延生长样品中的载流子复合速率加快了约50倍。我们将这种显著的差异归因于MBE生长样品中存在丰富的晶界/边缘缺陷，这些缺陷可以作为光激发载流子的有效复合中心。我们还观察到相干声学声子剥离和MBE生长的MoTe 2，表明在这种材料中的强电子-声子耦合。我们测量的声速与以前报道的理论计算结果符合得很好。研究结果为确定TMD材料的载流子寿命和声速等基本参数提供了参考，揭示了未被发现的晶界/边缘缺陷的载流子复合效应，为TMD材料的缺陷工程提供了理论依据。
2018-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Electron and Hole Injection via Charge Transfer at the Topological-Insulator $Bi_{2-x}Sb_xTe_{3-y}Se_y$/Organic-Molecule Interface
作为一种控制拓扑绝缘体（TI’s）载流子输运的方法，描述了通过使用有机分子的表面改性来灵活调节三维TI’s的表面态（SS’s）上的载流子数。本研究提出的TI的载流子调谐及其类型转换的原理是基于空穴或电子在TI/有机分子界面的电荷转移。采用2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基对苯二酚二甲烷（F_4-TCNQ）作为电子受体或四氰基对苯二酚二甲烷（TCNQ）作为电子供体制备了n-和p-Bi_（2-x）Sb_xTe_（3-y）Sey（BSTS）单晶，成功地实现了载流子从n到p的转换，并证明了这种转换的反向模式取决于分子的电子亲合势.本方法提供了一种非破坏性的和有效的方法，在TI的载流子密度的局部调谐，并在未来的应用是有用的。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
From interface-limited to Auger-dominated carrier dynamics in $π$-SnS
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Lund University（隆德大学）
研究揭示了π-SnS中载流子动力学从界面限制到Auger主导的转变，通过阿秒瞬态吸收光谱分析载流子冷却和重组机制。
2026-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Carrier mobilities of Janus transition metal dichalcogenides monolayers studied by Born effective charge and first-principles calculation
二维Janus过渡金属二硫属化合物（TMD）是一类具有独特物理性质的新型材料。然而，大多数Janus TMD的载流子迁移率的变形势理论（DPT）计算是不可靠的，由于晶格散射未考虑的一部分。在本文中，我们提出了一种新的玻恩有效电荷（BEC）方法来计算Janus TMD的载流子迁移率，该方法包含了DPT中忽略的重要因素。利用密度泛函微扰理论，BEC可用于计算纯的和有缺陷的Janus TMD。得出了载流子迁移率与BEC值的关系，即BEC值越小，电子或空穴迁移率越高。利用这种新方法，我们计算了目前研究较多的含缺陷和不含缺陷的JanusTM器件的载流子迁移率。该方法可为选择高载流子迁移率2D材料的高通量计算提供参考。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Density functional theory study of effect of NO annealing on electronic structure and carrier-scattering property of 4H-SiC(0001)/SiO$_2$ interface
本文利用密度泛函理论计算研究了NO退火形成的氮化层对4H-SiC/SiO₂界面电子结构与载流子散射的影响，发现氮化层可屏蔽O原子的不利库仑作用，但低面N密度导致电势涨落显著散射电子，提出应提高面N原子密度以抑制散射。
2025-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Polarity control of carrier injection at ferroelectric/metal interfaces for electrically switchable diode and photovoltaic effects
研究了Pt/BiFeO3/SrRuO3薄膜电容器的开关铁电二极管效应及其物理机制。我们的电测量结果支持，附近的Pt/BiFeO3界面生长的样品，有缺陷的层（可能是一个富氧空位层）成为形成和干扰载流子注入。因此，我们使用了一个电气培训过程，以获得铁电控制的二极管极性，通过改变极化方向，使用外部偏置，我们可以切换正向和反向二极管之间的传输特性。我们的系统的特点是与一个矩形的极化磁滞回线，我们证实了二极管的极性切换发生在铁电矫顽电压。此外，我们观察到的二极管的极性和相关的光伏响应依赖于铁电畴配置的同时切换。我们的详细研究表明，极化电荷可以影响铁电/金属界面处的肖特基势垒，导致界面载流子注入的调制。极化调制载流子注入的量可以影响空间电荷限制的体电流-电压（J-V）行为从欧姆（即，J~V）到非线性（即，J~V ^n，其中n为\geq 2）。体导电和极化调制载流子注入的这种组合解释了铁电电容器中可开关二极管效应的详细物理机制。
2011-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Binding energies and spatial structures of small carrier complexes in monolayer transition metal dichalcogenides via diffusion Monte Carlo
采用基态扩散蒙特卡罗方法研究了二维过渡金属二硫属化物材料中激子、三激子和双激子的结合能和载流子几率分布。我们比较这些结果近似变分计算，以及类似的Monte Carlo计算与简化的载流子相互作用势。我们的研究结果突出了近似方法的成功和失败，以及确定单层过渡金属二硫属化物材料中的小载体络合物的稳定性的物理特征。最后，我们讨论了与最近的实验的协议和分歧点。
2015-08-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nonequilibrium Carrier Dynamics in Transition Metal Dichalcogenide Semiconductors
当探索新材料在（光）电子器件应用中的潜力时，重要的是要了解各种载流子相互作用和散射过程的作用。过渡金属二硫属化物（TMD）半导体的研究最近取得了进展，实现了工作设备，其中包括发光二极管，纳米腔激光器和单光子发射器。在这些二维原子薄的半导体中，库仑相互作用比传统半导体（如GaAs）的量子阱强得多，这可以通过激子结合能大50倍来证明。问题是，这是否直接转化为激发载流子的等效更快的载流子-载流子库仑散射。在这里，我们表明，结合从头算能带结构和多体理论预测载流子弛豫在50 fs的时间尺度上，这是小于一个数量级的速度比量子阱。这些散射时间与最近报道的亚ps激子复合时间竞争，从而使其更难实现粒子数反转和激光。
2016-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Carrier-mediated magnetoelectricity in complex oxide heterostructures
虽然迄今为止在制造单相和复合磁电材料方面已经取得了巨大的成功，但磁场的典型电场控制仍然难以捉摸。在这项工作中，我们证明了一个线性磁电效应所产生的一种新的载体介导的机制，是一个普遍的功能之间的电介质和自旋极化金属的界面。使用第一性原理密度泛函计算，我们说明了这种效果在SrRuO $_3$ /SrTiO $_3$接口，并描述其起源。为了正式量化这样一个接口的磁响应所施加的电场，我们介绍和定义的自旋电容的概念。除了它的磁电和自旋电容行为，界面显示的空间共存的磁性和电介质的极化提出了一种新的类型的界面多铁性的路线。
2007-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Carrier Transport by Transition Metal Doping in WS2 Field Effect Transistors
高接触电阻是二维（2D）层状半导体的电子器件应用的主要关注点之一。在这里，我们探讨了增强的载流子输运通过金属-半导体界面的WS 2场效应晶体管（FET）通过引入一个典型的过渡金属，铜，有两种不同的掺杂策略：（i）“广义”的Cu掺杂，通过使用随机分布的Cu原子沿沟道和（ii）“局部”的Cu掺杂，通过调整在金属-半导体界面的Cu层。与原始WS 2 FET相比，由于接触电阻降低了1 - 3个数量级，一般化的Cu原子掺杂剂和局部化的Cu接触装饰两者都可以提供肖特基到欧姆接触转变，并且因此将电子迁移率提高了5 - 7倍。我们的工作表明，过渡金属的引入可以是一种有效和可靠的技术，以提高载流子输运和器件性能的二维TMD FET。
2020-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Energy renormalizations of resident carriers and excitons in transition metal dichalcogenide monolayers
University of Rochester（罗切斯特大学）
研究了过渡金属二硫化物单层中驻留载流子和激子的能量重整化，通过电子电荷掺杂WSe₂单层的实验，揭示了动态屏蔽数学在该材料中的重要性。
2026-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Self consistent theory of unipolar charge-carrier injection in metal/insulator/metal systems
提出了一种描述金属/绝缘体/金属系统电流-电压特性的一致性器件模型。在这个模型中，绝缘体和金属电极被描述在同一理论框架内，通过使用态密度分布。这种方法导致微分方程的电场，必须解决在一个自洽的方式，通过考虑连续性的电位移和电化学电位在完整的系统。该模型能够描述的金属/绝缘体/金属系统在正向和反向偏置的金属/绝缘体注入势垒的任意值的电流-电压特性。在高注入势垒的情况下，提供了近似值，提供了与实验进行比较的工具。使用有机半导体的简化模型示例性地进行数值计算。
2007-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Low Carrier Density Metal Realized in Candidate Line-Node Dirac Semimetals CaAgP and CaAgAs
我们研究多晶样品的六方磷属元素，CaAgP和CaAgAs，这两者都是理想的候选人线节点狄拉克半金属。在本研究中获得的CaAgP和CaAgAs多晶样品是低载流子金属，其中空穴载流子占主导地位。通过结合霍尔系数估计的空穴载流子密度和电子结构计算的第一性原理计算，发现两个样品都有一个环环面费米面，来自一个环形的狄拉克线节点。在磷化物样品中，费米能级EF位于电子带线性色散区的末端附近，而在砷化物样品中，费米能级EF位于该区域的中部，这表明砷化物是一个更有希望揭示线结狄拉克半金属物理的体系.
2016-11-02 cond-mat.mtrl-sci
On the interface polaron formation in organic field-effect transistors
本文研究了高$κ$栅压有机单晶场效应晶体管中低密度载流子态的模型。研究了有机材料中与分子间振动耦合的载流子与极性电介质界面处诱导的长程相互作用之间的相互作用。这种相互作用是负责稳定的极化状态与内部结构延伸的几个晶格位点，在低得多的耦合强度比预期的极性相互作用单独。这种效应可以在高- $κ$有机FET中引起极化子自陷，而不会引起载流子界面相互作用的非物理大值。
2010-05-14 cond-mat.mtrl-sci
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
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
