Effects of hole doping on the electronic and optical properties of transparent conducting copper iodide
碘化锌铜作为p型半导体在透明电子学和透明热电学中的应用引起了越来越多的关注。技术应用的关键一步是通过掺杂提高碘化铜（CuI）的导电性，而不会降低透明度。最近的一项高通量计算研究表明，碘位点上的硫族元素取代可以作为浅受体。根据计算预测，最近在实验室中实现了碘位点上的氧、硫和硒取代掺杂，然而，这表明在技术应用的道路上仍然存在一些实验挑战。我们在这里通过{ \it ab initio}计算研究了此类取代对CuI电子和光学性质的影响。我们的研究结果表明，硫和硒掺杂是最好的候选人，以获得一个可控的空穴浓度的增加，同时保持在可见光和高空穴迁移率的透明度。
2022-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Defect engineering-induced Seebeck coefficient and carrier concentration decoupling in CuI by noble gas ion implantation
本研究通过稀有气体离子注入的缺陷工程，实现CuI中塞贝克系数与载流子浓度解耦，提升其功率因子与载流子浓度，为透明导电CuI材料的应用提供了新途径。
2024-11-01 cond-mat.mtrl-sci
2D Single Crystal of High-Temperature Phase Cuprous Iodide under Ambient Conditions
本研究实验证实二维β相碘化亚铜单晶可在室温环境稳定存在，并通过理论计算验证其动力学与热学稳定性及3.66 eV超宽直接带隙，挑战了其仅高温稳定的传统认知。
2023-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Chlorine and zinc co-doping effects on the electronic structure and optical properties of γ-CuI
本研究通过第一性原理计算探究氯锌共掺杂对γ-CuI闪烁体电子结构与光学性质的调控作用，揭示各掺杂元素的影响规律，为优化其闪烁探测性能及拓展光电子应用提供理论指导。
2024-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically Mediated Transparent Conductors: In$_2$O$_3$ doped with Mo
第一性原理能带结构研究的电子，光学和磁性的Mo掺杂的In $_2$ O $_3$揭示了至关重要的作用，磁相互作用，在确定的电导率和Burstein-Moss位移，支配光吸收。我们证明了过渡金属掺杂的优点，这导致在更小的有效质量，更大的基本带隙和更好的整体光学传输在可见光-相比，商业Sn掺杂的In $_2$ O $_3$。在掺杂其他过渡金属时，预期类似的行为为通过磁相互作用介导的高效透明导体家族开辟了途径。
2006-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in transparent Mn(II)-doped indium tin oxide films prepared by sol-gel process
我们观察到非常强的室温铁磁性（~1.5玻尔磁/锰）在光学透明的Mn（II）掺杂的氧化铟锡（ITO）薄膜。采用溶胶-凝胶法在钠钙石英玻璃衬底上制备了平均晶粒尺寸为10-22 nm、厚度为150-350 nm的纳米晶薄膜。当然，对于沉积在纯石英玻璃衬底上的膜，铁磁性质是弱的。薄膜的结构参数似乎是强烈的磁性能，这取决于基板的变化明显。透明导电ITO薄膜的室温铁磁性在磁光领域有着广泛的应用。
2008-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Easily doped p-type, low hole effective mass, transparent oxides
迄今为止，透明电子器件的前景的实现在很大程度上受到可以以稳定的方式掺杂p型的半导体的缺乏的阻碍，并且同时呈现高空穴迁移率并且在可见光谱中高度透明。在这里，基于第一原理方法的高通量研究揭示了四种氧化物，即X2 SeO 2，其中X = La、Pr、Nd和Gd，它们的独特之处在于它们表现出用于透明电子器件应用的优异特性-即，直接带隙大于3.1eV，平均空穴有效质量低于电子静止质量，以及良好的p型掺杂性。此外，对于La 2SeO 2，它明确表明，Na杂质取代La是浅受主在中等到强的富阴离子的生长条件下，具有低的形成能，并且它们不会被补偿的阴离子空位VO或VSe。
2016-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Band structure calculations of CuAlO2, CuGaO2, CuInO2 and CuCrO2 by screened exchange
报道了透明导电氧化物CuAlO 2、CuGaO 2、CuInO 2和CuCrO 2的密度泛函理论（DFT）能带结构计算.与标准局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）方法相比，使用混合泛函sX-LDA导致电子性质的显著改善。我们表明，由此产生的电子带隙比较以及与实验值和以前的准粒子计算，并显示正确的趋势相对于原子序数的阳离子（铝，镓，在）。由此产生的能量深度的Cu d和O p的水平和价带宽度是相当大的改进相比，LDA和GGA和良好的协议与可用的X射线光电子能谱学（XPS）数据。最后，我们显示了所有四个系统的介电函数的计算虚部。
2011-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhancing Light Harvesting by Hierarchical Functionally Graded Transparent Conducting Al-doped ZnO Nano- and Mesoarchitectures
提出了一种功能梯度掺铝氧化锌结构，它结合了导电性，可见光透明性和光散射与机械柔性。纳米和介观结构，由一个层次，大表面积，中孔树状结构演变成一个紧凑的层，在室温下合成，是完全兼容的塑料基板。光捕获能力是通过显示作为有源层的低带隙聚合物的光吸收的高达100%的改善来证明的。
2013-11-27 cond-mat.mtrl-sci
High electrical conducting deep-ultraviolet-transparent oxide semiconductor La-doped SrSnO3 exceeding ~3000 S cm-1
La掺杂的SrSnO 3（LSSO）是一种带隙约为4.6eV的深紫外透明导电氧化物。由于LSSO可以异质外延生长在更宽的带隙衬底上，例如MgO（Eg ~ 7.8eV），因此LSSO被认为是作为DUV透明电极的良好候选者。然而，LSSO薄膜的电导率低于1000 S cm^-1，这很可能是由于La离子在LSSO晶格中的低溶解度。本文报道了用脉冲激光沉积法在MgO衬底上制备出带隙约为4.6 eV的高导电（>3000 S cm^-1）LSSO薄膜，并在真空中进行了简单的退火处理。通过X射线衍射和扫描透射电子显微镜分析，我们发现在退火过程中发生了横向晶粒生长，这提高了La离子的激活速率，导致载流子浓度（3.26 x 10^20 cm^-3）和霍尔迁移率（55.8 cm ^2 V^-1 s^-1）显著提高。本发明的DUV透明氧化物半导体将可用作用于开发透射和/或发射DUV光的光电子器件的透明电极。
2019-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Optical Properties of Transparent Conducting Barium Stannate by Dimensional Reduction
我们报道了掺杂$n$型钙钛矿BaSnO 3和层状钙钛矿的电子结构和光学性质的计算。虽然掺杂的BaSnO $_3$对于低于导带起始的价带的能量保持其透明性，但是掺杂的层状化合物由于从最低导带的跃迁而表现出低于带边的光学电导率。这给出了Ba2SnO4在可见光中的吸收。因此，重要的是在透明导电氧化物（TCO）膜中使该相最小化。Ba_3Sn_2O_7和Ba_4Sn_3O_（10）分别在红光和红外光区有较强的跃迁。因此，可能存在将这些用作波长滤波TCO的机会。
2015-01-31 cond-mat.mtrl-sci
La-doped CH3NH3BaI3 : A Promising Transparent Conductor
杂化钙钛矿（CH_3NH_3PbI_3）是最有前途的新型太阳能收集材料之一。然而，铅（Pb）的毒性一直是一个令人担忧的问题。我们研究了碱土金属（Ca，Sr，Ba）完全取代Pb的电子结构，发现它是宽带隙（Eg）半导体（带隙~ 3.7至4.0 eV），因此不适合作为吸收体材料。这为探索这些材料作为透明导体（TC）开辟了新的途径。我们用La掺杂CH_3 NH_3BaI_3（最大的Eg），使其在导带底部的费米能级（EF）移动，并在EF处诱导导电态。这正是透明导体所需要的。从线性响应（在密度泛函理论（DFT）内）计算模拟的光学和输运性质表明，它是具有高品质因数（σ/α）的非常好的TC材料，其中σ是电导率，α是光吸收系数。这一说法也支持我们的计算结果的状态密度在EF，有效质量，载流子浓度等在不同的La掺杂。我们提出CH_3 NH_3（Ba_（1-x）Lax）I_3（x~12.5%）是一种很好的用于全钙钛矿太阳能电池的TC材料。
2016-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Large thickness dependence of the carrier mobility in a transparent oxide semiconductor, La-doped BaSnO3
在（001）SrTiO_3和（001）MgO衬底上制备的2%La掺杂BaSnO_3（LBSO）薄膜的载流子迁移率与薄膜厚度密切相关，而与晶格失配无关（SrTiO_3为+5.4%，MgO为-2.3%）。虽然我们观察到晶格参数有很大的差异，（SrTiO 3约85 nm，MgO约20 nm）、表面形貌和失配位错密度，迁移率几乎同时随厚度增加，并在约100 cm 2 V-1 s-1处饱和，同时接近标称载流子浓度（=[2%La3 +]），清楚地表明迁移率的行为取决于膜厚度。这些结果有助于理解LBSO薄膜的迁移率行为，并对进一步提高LBSO薄膜的迁移率具有重要意义。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Importance of strain reduction in improvement of optical transmission and conductance in Si4+ doped ZnO: a probable new moisture resistant Transparent Conductive Oxide
据报道，Si掺杂的ZnO是比纯ZnO更好的导体。据报道，载流子密度增加，因此电导率增加。然而，直到我们最近的报告[1]，对光传输的影响还不清楚。采用溶胶-凝胶法（柠檬酸-甘油法）和固相烧结法制备了Zn 1-xSixO（x= 0，0.013，0.020和0.027）。我们发现，由于Si掺杂，缺陷态有所减少。本文讨论了应变与空位减少量的关系。在现代电子和太阳能电池制造中，透明导电氧化物（TCO）是不吸收可见光而导电的重要组分。已知的TCO非常昂贵，并且由非丰富元素组成。寻找新的生态友好，廉价和可持续的TCO一直是最近的研究吸引力。请记住，大多数太阳能电池都暴露在自然条件下，湿度耐受性成为一个决定性因素。我们报告说，水分的敏感性急剧下降，而电导率和光学透明度增加掺杂。应变的减少和输运性质的改善导致Si掺杂的ZnO颗粒的导电性增加，诱使我们设想这种材料作为可能的替代TCO。
2016-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Bismuth-doped Ga2O3 as candidate for p-type transparent conducting material
氧化镓（Ga 2 O3）是一种宽带隙半导体，有望用于紫外传感器和高功率晶体管应用，Baliga的品质因数远远超过GAN和SiC，仅次于金刚石。通过合金化设计其能带结构将拓宽其应用范围。利用混合密度泛函计算，我们研究了添加Bi到Ga 2 O3的影响。而在III-V族半导体中，如GaAs和InAs，Bi倾向于取代在磷属元素位上，我们发现，在Ga 2 O3中，Bi更倾向于取代在Ga位上，导致稀（Ga_{1-x} Bi_{x}）2 O3合金具有独特的电子结构特性。添加几个百分比的Bi通过引入能量显著高于主体材料的价带的中间价带来减小Ga 2 O 3的带隙。该中间价带主要由Bi 6s和O 2 p轨道组成，并且其能量足够高以提供p型掺杂的机会。
2019-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Buffer layer-less fabrication of high-mobility transparent oxide semiconductor, La-doped BaSnO3
透明氧化物半导体（Transparent Oxide Semiconductor，TOSs）具有高的可见光透过率和高的电子迁移率，是实现先进光电子器件的重要材料。La掺杂的BaSnO_3（LBSO）单晶具有高的电子迁移率，是最有前途的光电导半导体材料之一。然而，在LBSO薄膜中，由于薄膜和衬底之间的晶格失配而产生的穿透位错，很难获得高的迁移率。因此，许多研究人员试图通过插入缓冲层来提高迁移率。虽然缓冲层增加了电子迁移率，但这种方法仍有很多需要改进的地方，因为它涉及两步膜制造工艺，并且增强的迁移率值仍显著低于单晶值。我们在这里表明，LBSO薄膜的电子迁移率可以得到改善，而不插入任何缓冲层，如果薄膜生长在高度氧化的臭氧（O3）气氛下。O3环境使LBSO晶格松弛，并减少了Sn 2+态的形成，这是已知的抑制LBSO中的电子迁移率。得到的O3-LBSO薄膜显示出改善的迁移率值高达115 cm 2 V-1 s-1，这是最高的LBSO薄膜SrTiO 3基板和可比的LBSO薄膜与缓冲层。
2018-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature ferromagnetism in transparent and conducting Mn-doped $SnO_{2}$ thin films
在室温下，磁化强度随磁场的变化表现出滞后行为。根据磁化强度的温度依赖性，居里温度$(T_{C})$高于350 K。Mn掺杂的氧化锡薄膜在可见光区（400-800 nm）表现出低电阻率和高透光率。Mn掺杂的$SnO_{2}$薄膜中铁磁性、高可见光透明度和高电导率的共存有望成为自旋电子器件的理想特性。
2017-09-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hopping versus bulk conductivity in transparent oxides: 12CaO.7Al2O3
对钙铝石基氧化物[Ca 12 Al 14 O 32]{2+}（2 e-）的第一性原理计算揭示了其高导电性的机理。这种材料的电子和光学性质的详细比较与最近发现的新的透明导电氧化物，H掺杂的UV激活的Ca 12 Al 14 O 33，使我们得出结论，在[Ca 12 Al 14 O 32]{2+}（2 e-）的增强的导电性是通过消除的库仑阻塞的载流子。这导致从掺杂H的UV辐照的Ca 12 Al 14 O33中的库仑能隙的变程跳跃行为转变为[Ca 12 Al 14 O32]{2+}（2 e-）中的体电导。此外，在[Ca_（12）Al_（14）O_（32）]{2+}（2 e-）中获得的导电电子的高度离域性表明，它不能被归类为最初建议的钙钛矿。
2004-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Study of charge dynamics in transparent single-walled carbon nanotube films
我们报告了在50 K和300 K之间的温度下，原始和空穴掺杂的独立碳纳米管膜在宽频率范围（远红外-可见光）内的传输。通过Kramers-Kronig透射率分析估计光学常数。我们在远红外线上看到了低于10 meV的间隙的证据。空穴掺杂引起光谱权重从第一带间跃迁向远红外的偏移。掺杂和未掺杂样品的温度依赖性仅限于远红外区域。
2006-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Growth of transparent Zn1-xSrxO films by facile wet chemical method: Effect of Sr doping on the structural, optical and sensing properties
采用湿化学法在透明柔性衬底上制备了Sr掺杂ZnO纳米棒薄膜。系统研究了Sr掺杂对ZnO结构和光学性质的影响。Sr掺杂提高了ZnO的传感性能，有望成为未来有毒和可燃气体传感器以及光电子器件的理想材料。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
One-step epitaxy of high-mobility La-doped BaSnO3 films by high-pressure magnetron sputtering
本文提出利用高压磁控溅射在 SrTiO3 衬底上一步外延生长高迁移率 La 掺杂 BaSnO3 薄膜，室温迁移率达 121 cm2V-1s-1，为透明电子学提供了一种简便经济的大规模制备途径。
2021-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing electrical conductivity of room temperature deposited Sn-doped In$_2$O$_3$ thin films by hematite seed layers
赤铁矿Fe $_2$ O $_3$种子层被证明构成了一条路径，通过室温磁控溅射制备高导电性的透明掺锡氧化铟（ITO）薄膜。观察到高达$σ= 3300\,{\rm S/cm}$的电导率。改进的导电性不限于界面，但与增强的结晶的膜，这在菱面体相进行。
2019-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Molecular-beam epitaxial growth of a far-infrared transparent electrode for extrinsic Germanium photoconductors
利用分子束外延（MBE）技术制备了一种用于非本征锗（Ge）光电导体的远红外（IR）透明电极，研究了该电极在4 K温度下的光学和电学特性。作为远红外透明电极，铝（Al）掺杂的Ge层在三个要求方面以良好优化的掺杂浓度和层厚度形成：高远红外透射率、低电阻率和优异的欧姆接触。掺Al的Ge层在40- 200 μ m波长范围内具有> 95%的远红外透射率，同时在4K下确保低电阻率（~5 ohm-cm）和欧姆接触。我们证明了分子束外延技术在制备满足上述要求的远红外透明电极中的适用性。
2012-06-23 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci
Plasmonic-cavity Modulator for the Mid-IR with a Semi-transparent and Nonlinear Heavily-doped Semiconductor Mirror
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）；Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Consiglio Nazionale delle Ricerche（国家研究委员会光子和纳米技术研究所）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Institute for Advanced Studies, University of Luxembourg Campus Belval（卢森堡大学贝尔瓦尔校区高等研究院）；Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), CNRS UMR 9001, Universit´e Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学CNRS 9001联合实验室纳米科学与纳米技术中心）
提出基于单层重掺杂半导体的自由空间等离激元调制器，通过场效应栅极结构电控线性透射/反射及三倍频效率，实现中红外波段快速调制。
2026-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Hydrogenated Aluminum Doped Zinc Oxide as Highly Transparent and Passivating Indium-Free Recombination Junction for TOPCon-Based Bottom Cell
ODTÜ-GÜNAM, Center for Solar Energy Research and Applications（中东理工大学-古纳姆太阳能研究与应用中心）；SALD B.V.（SALD有限公司）；Department of Physics, Middle East Technical University（中东理工大学物理系）
针对ITO复合结的铟稀缺与溅射损伤问题，本文证明s-ALD制备的AZO:H配合AlOx覆盖层可在TOPCon底电池上实现高透过率与优异钝化，是有潜力的无铟复合结材料。
2025-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling the Electrical Properties of Undoped and Ta-doped TiO2 Polycrystalline Films via Ultra-Fast Annealing Treatments
研究了未掺杂和Ta掺杂的TiO 2非晶薄膜的晶化过程。特别是，超快退火处理的效果，其特征在于不同的氧浓度的环境中，通过原位电阻测量研究。对这一过程中的关键参数的精确检测使我们能够减少获得高导电和透明多晶薄膜所需的时间（电阻率约为$6 \times 10^{-4}$ Ωcm，可见光范围内的平均透射率约为$81\%$）至仅5分钟（相对于标准真空退火处理所需的180分钟）（20 ppm氧浓度）。通过采用不同浓度的可追溯的18 O同位素在超快退火处理过程中，在薄膜中的表面氧掺入和其对导电性的有害作用的实验证据。结果进行了讨论，鉴于可能实施的超快速退火工艺的TiO 2基透明导电氧化物以及太阳能电池器件中的电子选择层;利用已实现的超快速结晶过程的高度控制，这两个功能层被证明是可获得从单一的均匀薄膜的结晶。
2015-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Wide band gap chalcogenide semiconductors
宽带隙半导体由于其高光学透明度以及可控的载流子浓度和电导率而对于当今的电子器件和能源应用至关重要。有许多种类的材料可以被定义为宽带隙半导体。研究最深入的是透明导电氧化物（TCO），如用于显示器的ITO和IGZO，用于电力电子的碳化物和氮化物，以及用于各种光电子器件的新兴卤化物（如CuI）和2D电子材料。基于硫族元素（S、Se、Te）的宽带隙半导体研究较少，但由于其p型掺杂、高迁移率、高价带位置（即低电离势）的倾向以及在诸如CdTe太阳能电池的电子器件中的广泛应用而脱颖而出。本文综述了宽带隙硫系半导体材料的研究进展。首先，我们概述了高性能透明导体的一般材料设计参数。我们继续总结宽带隙（Eg > 2 eV）硫属化物材料，如II-VI MCh二元化合物，CuMCh 2黄铜矿，Cu 3 MCh 4硫化矿，混合阴离子层状CuMCh（O，F），和2D材料等的进展，并讨论在这个家庭中潜在的新候选人的计算预测，突出他们的光学和电学性能。最后，我们审查的应用硫属化物宽带隙半导体，例如光伏和光电化学太阳能电池，透明晶体管，二极管，采用宽带隙硫属化物作为有源或无源层。通过检查、分类和讨论宽带隙硫属化合物的未来方向，本文旨在激发对这一类新兴透明导体的持续研究，并实现光电子器件的未来创新。
2020-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Are Small Polarons Always Detrimental to Transparent Conducting Oxides ?
透明导电氧化物（TCO）对于包括太阳能电池和透明电子器件在内的许多技术都是必不可少的。对高性能n型或p型TCO的研究主要集中在通过带载流子而不是小极化子提供传输的材料上。在这项工作中，我们打破了这种范式，并证明使用众所周知的物理模型，在某些情况下，TCO表现出运输的小极化子提供了更好的组合的透明度和导电性比材料进行带传输。我们将这一令人惊讶的发现与带和极化子载流子的光学吸收的根本不同的物理学联系起来。我们的工作合理化最近出现的小极化Cr基p型TCO的良好性能，如Sr掺杂的LaCrO $_3$和概述的设计原则的基础上通过小极化子传输的高性能TCO的发展。这为发现高性能TCO尤其是p型TCO开辟了新的途径。
2018-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Transparent perovskite barium stannate with high electron mobility and thermal stability
透明导电氧化物（TCO）和透明氧化物半导体（TOS）已成为信息和能源技术中从透明电极到有源电子元件的各种应用的必要材料。过氧化锡酸钡（BaSnO 3）是一种新型TCO或TOS体系，由于其高电子迁移率、优异的热稳定性、高透明性、结构多样性和室温下灵活的掺杂可控性，是实现光电子器件和观察新型电子量子态的潜在平台。本文综述了掺杂BaSnO_3体系的最新研究进展，讨论了其广泛的物理性质、电子散射机制以及pn二极管和场效应晶体管等关键半导体器件的演示。此外，我们讨论的途径，以实现二维电子气之间的界面BaSnO3和其他钙钛矿氧化物和描述剩余的挑战，观察新的量子现象在异质界面。
2017-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Giant Tuning of Electronic and Thermoelectric Properties by Epitaxial Strain in p-Type Sr-Doped LaCrO3 Transparent Thin Films
研究了外延应变对p型透明掺锶LaCrO 3薄膜的结构、电学和热电性能的影响。为此，高品质的全应变La 0.75 Sr 0.25 CrO 3（LSCO）外延薄膜生长在三个不同的（伪）立方（001）取向的钙钛矿氧化物衬底：LaAlO 3，（LaAlO 3）0.3（Sr 2AlTaO 6）0.7，和DyScO 3的分子束外延。LSCO薄膜和衬底之间的晶格失配引起了范围从-2.06%（压缩）到+1.75%（拉伸）的面内应变。电导率可以控制在2个数量级以上，范围从0.5 S/cm（拉伸应变）到35 S/cm（压缩应变）。因此，塞贝克系数S可以从127微V/K（压缩应变）到208微V/K（拉伸应变）以几乎2的因子精细地调节。有趣的是，我们表明，热电功率因数可以因此调整了近2个数量级。的压缩应变产生了显着的增强的3倍，2%的压缩应变相对于几乎放松的膜。这些结果表明，外延应变是一个强大的杠杆，以控制LSCO的电性能，并提高其热电性能，这是非常感兴趣的各种设备和关键应用，如热能采集器，冷却器，透明导体，光催化剂，和自旋电子存储器。
2021-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
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
Impedance and electrical properties of Cu doped ZnO thin films
采用旋涂法在导电玻璃衬底上制备了Cu掺杂的透明ZnO薄膜。随后将样品在空气中在500 ℃下退火1小时以形成ZnO相。ZnO样品掺杂不同的Cu摩尔百分比高达5%。测试了样品的阻抗和光伏特性。在KI/I2电解液中测量了掺杂和未掺杂样品的光电流和光电压。微量Cu的加入改善了ZnO样品的导电性能，而没有改变ZnO的其他基本性质。由于Cu的高导电性能，光电流随着掺杂浓度的增加而逐渐增加。研究仅进行到5%的掺杂浓度，因为更高的掺杂浓度可能会显着影响ZnO的其他性能，如薄膜的折射率。通过将数据拟合到等效电路来确定样品的阻抗。当Cu含量为3%时，阻抗达到最大值。
2017-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and structural study of Cu-doped TiO2 thin films
本研究制备了不同Cu掺杂量的锐钛矿型TiO₂薄膜，表征其结构与磁性，发现类铁磁行为与Cu浓度无关，且磁信号源于Cu对TiO₂中阳离子的取代而非反铁磁的CuO偏析相。
2007-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Effect of lattice distortions on the electron and thermal transport properties of transparent oxide semiconductor Ba1-xSrxSnO3 solid solution films
La掺杂的AsnO_3（A = Ba，Sr）由于其大的光学带隙和相对高的电子迁移率而具有作为先进透明氧化物半导体的巨大潜力。Ba_（1-x）Sr_xSnO_3固溶体的禁带宽度随x的增加从3.2eV（BaSnO_3）增加到4.6eV（SrSnO_3）。然而，带隙的增加伴随着电导率的降低。电性能变化的多功能性并不是微不足道的，并且性能优化一直具有挑战性。在这里，我们提出了一个简单的度量用于量化ASnO 3的传输特性。研究了Ba_（1-x）Sr_xSnO_3固溶体薄膜的电子输运和热输运性质及其与晶格畸变的关系。结果表明，Ba_（1-x）Sr_xSnO_3的所有输运性质都受晶格畸变的影响。这种现象是由于在SnO 6八面体，其中包括导带的扭曲。
2020-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Metal Insulator transition in tin doped indium oxide (ITO) thin films Quantum Correction to the electrical Conductivity
掺锡氧化铟（ITO）薄膜在若干应用中被广泛用作透明导体。本文报道了直流磁控溅射ITO薄膜在低温（25-300 K）下的电输运特性。低温霍尔效应和电阻率测试结果表明，ITO薄膜为中度无序（kfl~1）的简并半导体。载流子在这些无序ITO薄膜中的输运是通过离域态进行的。无序效应导致众所周知的金属-绝缘体转变;在110 K下在ITO薄膜中观察到该转变。的金属绝缘体的行为被解释的量子校正的电导率（QCC），这种方法是基于量子力学干涉效应的无序系统。绝缘行为归因于弱局域化和电子-电子相互作用的综合作用。
2016-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Physical properties of transparent perovskite oxides (Ba,La)SnO3 with high electrical mobility at room temperature
透明电子材料在各种光电应用中的需求日益增加。BaSnO 3是一种半导体氧化物，具有大于3.1 eV的大带隙。最近，我们发现La掺杂的BaSnO 3在室温下表现出320 cm ^2（Vs）^-1的异常高的电迁移率，并且在高温下具有优异的热稳定性[H. J. Kim等人，Appl. Phys. Express. 5，061102（2012）]。在此基础上，我们报道了（Ba，La）SnO 3单晶和薄膜的各种物理性质，包括温度依赖的输运和声子性质、光学性质和第一性原理计算。我们发现，在1.0 × 10^19 ~ 4.0 × 10^20 cm^-3的宽掺杂范围内，单晶中实现了200-300 cm ^2（Vs）^-1的几乎与掺杂无关的迁移率。此外，在后一种载流子密度下达到的电导率约为10^4 ohm^-1 cm ^-1，与最高值相当。我们归因于几个物理性质的（Ba，La）SnO 3的高迁移率：一个小的有效质量来自理想的Sn-O-Sn键合，小的无序效应，由于掺杂远离SnO 2导电沟道，和减少载流子散射由于高介电常数。在薄膜中观察到的迁移率降低到约70 cm ^2（Vs）^-1，这主要归因于额外的载流子散射，这可能是由衬底SrTiO 3和（Ba，La）SnO 3之间的晶格失配造成的。（Ba，La）SnO 3单晶的主光学带隙保持在约3.33 eV，并且带隙内态仅略微增加，从而保持了可见光区的光学透明…
2012-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Combining high conductivity with complete optical transparency: A band-structure approach
最近发现的透明导电氧化物（TCO），纳米多孔Ca12Al14O33，与传统的TCO的（如Sc掺杂的CdO）的结构，光学和电子性能的比较表明，这种材料在概念上属于一类新的透明导体。对于这类材料，我们制定了在可见光范围内成功结合高导电性和完全透明性的标准。我们的分析表明，这一组要求可以满足一组新的材料，称为Alxandes。
2004-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Majority-Carrier Mobilities in Undoped and \textit{n}-type Doped ZnO Epitaxial Layers
采用激光分子束外延技术制备了透明导电的ZnO：Ga薄膜。它们的电子性质进行了研究的温度相关的霍尔效应技术。300-K载流子浓度和迁移率分别为约$n_s \sim 10^{16}$ cm $^{-3}$和440 cm $^{2}$ /Vs。在实验的“迁移率对浓度”曲线中，观察到不寻常的现象，即，在$n_s \sim 5\times$ 10 $^{18}$ cm $^{-3}$下的迁移率显著小于在高于$\sim 10^{20}$ cm $^{-3}$的较高密度下的迁移率。几种类型的散射中心，包括电离施主和氧陷阱被认为是占所观察到的霍尔迁移率对载流子浓度的依赖性。的散射机制解释在晶粒间的势垒和带电杂质。理论计算结果与实验数据进行了比较。
2005-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Transparent Conductors for Spintronic Applications
本文提出兼具透明、导电与磁性的新型透明导体，通过高通量第一性原理筛选，发现过渡金属掺杂可实现高达90%的自旋过滤并保持90%以上透明度，用于自旋电子学。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Structural, optical, and dielectric properties of Cr-doped ZnO films via DC magnetron sputtering
本研究通过直流磁控溅射沉积Cr-Zn层后空气退火制备Cr掺杂ZnO薄膜，分析其结构、光学及介电性能，发现最佳掺杂量可提升薄膜透光率与导电性，方法可扩展至其他掺杂ZnO薄膜。
2025-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Morphology-driven electrical and optical properties in graded hierarchical transparent conducting Al:ZnO
采用脉冲激光沉积法制备了不同形貌的Al掺杂ZnO薄膜，研究了Al掺杂ZnO薄膜与功能性能的关系。通过测量所得的表面粗糙度和其对电导率的影响（特别是载流子迁移率，随着粗糙度的增加而显著降低）来监测形态，从而讨论导电机制的局限性。光散射能力的显着变化，由于形态的变化也进行了调查和讨论，研究形态和功能特性之间的相关性。
2014-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Films and Devices of Transparent Conducting Oxides: La:BaSnO$_3$
本文综述La掺杂锡酸钡（La:BaSnO₃）外延薄膜的材料科学与器件物理进展，讨论低缺陷合成、输运特性与能带结构关联、光学特性及场效应晶体管与二维电子气应用潜力。
2024-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Preparation and Properties of Er-Doped ZrO2 Nanocrystalline Phase-Separated Preforms of Optical Fibers by MCVD Process
采用MCVD和溶液掺杂技术制备了掺Er的ZrO 2基纳米晶分相石英光学预制棒。制造的预制芯是几乎透明的，并包含相分离的稀土掺杂纳米晶体颗粒，其直径主要在20至80 nm的范围内。在预制芯中的铒和铝的浓度分别为约0.3和14摩尔%，已经实现了在芯-包层界面上没有缺陷。在800-1600 nm范围内的光谱损失和铒离子的荧光光谱在1550 nm左右的光纤上从预制件上测量的报告。
2011-11-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Degenerately Doped Transition Metal Dichalcogenides as Ohmic Homojunction Contacts to Transition Metal Dichalcogenide Semiconductors
在寻找一种改进的策略，以形成低电阻接触到MoS 2和相关的半导体过渡金属二硫属化物，我们使用从头算密度泛函电子结构计算，以确定的平衡几何形状和电子结构的MoO 3/MoS 2和MoO 2/MoS 2双层。我们的研究结果表明，除了与电荷转移相关的刚性能带位移，氧化钼的存在下修改的电子结构的二硫化钼非常少。我们发现，在双层中的电荷转移提供了足够程度的空穴掺杂到二硫化钼，导致在一个高度透明的接触区。
2019-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Characterisation of p-type ZnS:Cu transparent conducting films fabricated by high-temperature pulsed laser deposition
采用脉冲激光烧蚀法，在惰性气体中，在静止和旋转的衬底上制备了掺铜硫化锌（ZnS：Cu）薄膜，并对其光电性能进行了研究。Cu $_x$ Zn $_{1-x}$ S膜表现出与其它主要p型透明导电材料相当的导电性和透明度，对于x = 0.33的铜含量合金化的膜，峰值导电率为49.0 Scm $^{-1}$，空穴迁移率为1.22 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$。最导电的膜显示在可见光范围内的透明度为71.8 $\%$，在100 nm的厚度，和带隙被发现在3.22-3.52 eV的范围内，这表明与铜含量的强负相关。富硫快速热退火对合成的化合物的影响的报告，可靠地显示增加的导电性和载流子迁移率的膜。使用一个固定的基板生长的薄膜具有大的空间厚度分布和显示子带隙吸收，这是讨论相对于不均匀的铜替代。发现在450 $^\circ$ C下沉积的膜在退火之前和之后处于锌钛矿相，没有发生向纤锌矿结构的相变。
2017-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Bundle vs. network conductivity of carbon nanotubes separated by type
我们报告了广泛的光学调查透明导电网络分离（半导体，金属）和参考（混合）单壁碳纳米管，辅之以传输测量。将纳米管的固有频率依赖电导率与网络的固有频率依赖电导率进行比较，我们得出结论，较高的固有电导率导致更好的传输特性，这表明纳米管的特性至少与接触一样重要。我们发现，硝酸掺杂提供了一个更大的改善透明导电质量比分离。自发脱掺杂发生在所有样品中，但在由掺杂金属管制成的膜中最有效，其中片电导在24小时内返回接近其原始值。
2014-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the properties of complex transparent conducting oxides: role of crystal symmetry, chemical composition and carrier generation
采用第一性原理密度泛函方法研究了单阳离子和多阳离子透明导电氧化物的电子性质。化学计量的和缺氧的In $_2$ O $_3$、$α$ -和$β$ $_2$ O $_3$、岩盐和纤锌矿ZnO、以及层状InGaZnO $_4$的电子能带结构的详细比较揭示了控制这些TCO材料的传输和光学性质的以下因素的作用：（i）氧化物的晶体对称性，包括氧配位和长程结构各向异性;（ii）阳离子的电子构型，特别是形成导带的轨道类型-- $s$、$p$或$d$;以及（iii）阳离子状态和相邻氧原子的p-状态之间的杂化强度。结果不仅解释了实验观察到的单阳离子TCO的电导率的趋势，但也表明，多组分氧化物可以提供一种方法来克服电子局域化的瓶颈，限制了在宽带隙主族金属氧化物的电荷传输。此外，异价替代掺杂的优点-在TCO主机中产生载流子的替代途径-概述了基于Sn，Ga，Ti和Zr掺杂的InGaZnO $_4$的电子能带结构计算。我们表明，过渡金属掺杂剂提供了在不影响光学透射率的情况下提高导电性的可能性。
2010-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Role of the V-V dimerization in insulator-metal transition and optical transmittance of pure and doped VO2 thin films
VO 2中的绝缘体到金属（IMT）转变（T $_t$ $\sim$ 341 K）伴随着从红外（IR）透明相到IR不透明相的转变。IMT和相关IR切换行为的定制可以提供潜在的热致变色应用。在这里，我们报告的W和Tb掺杂的IMT和相关的结构，电子结构和光学性质的VO 2薄膜的影响。我们的研究结果表明，W掺杂显着降低IMT温度（$\sim$ 292 K至$\sim$ 247 K，1.3 - 3.7- % W），通过稳定的金属金红石，$\it{R}$，相，而Tb掺杂并没有改变IMT温度太多，并保留绝缘单斜，$\it{M1}$，在室温下的相。据观察，W掺杂虽然显著降低了IR开关温度，但对太阳能调制能力是有害的，与Tb掺杂效应相反，在Tb掺杂效应中观察到更高的IR开关温度和太阳能调制能力。发现W和Tb掺杂薄膜的IMT行为、电导率和IR开关行为与V3 $\it{d_{\|}}$态的光谱变化直接相关。
2019-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the structural, chemical state, and optical band-gap evolution of Ta-doped epitaxial SrTiO3 thin films using first-principles calculations and spectroscopic ellipsometry
本文结合第一性原理计算与光谱椭偏仪，系统研究Ta掺杂SrTiO3外延薄膜的结构、化学态及光学带隙演化，证明Ta掺杂可增大带隙并提升电子性质，为透明导电氧化物设计提供策略。
2024-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-Optical Spectroscopy of Anatase TiO2 Doped with Co
在室温下对一种透明铁磁半导体--掺Co的TiO_2薄膜进行了磁光光谱研究。一个大的磁光响应与铁磁场的依赖性，观察到整个从紫外到可见光范围内，并增加Co含量或载流子浓度。每单位厚度的磁性圆二色性（MCD）的大小在吸收边附近有一个峰值，对于10摩尔%的Co掺杂样品，在3.57 eV处具有约10400度/cm的巨大值。虽然这些结果不足以证明铁磁性是在普通的稀磁半导体框架内，但Co杂质和可移动载流子的共存表明改变了基质TiO 2的能带结构而产生铁磁性。
2002-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Realization of polytype heterostructures via delicate structural transitions from a doped-Mott insulator
School of Physics, Renmin University of China（中国人民大学物理学院）；Beijing Key Laboratory of Optoelectronic Functional Materials & Micro-nano Devices, School of Physics, Renmin University of China（中国人民大学物理学院光电功能材料与微纳器件北京市重点实验室）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）
通过热退火诱导结构转变，在空穴掺杂的Mott绝缘体中实现垂直/横向多型异质结构，揭示了不同量子相之间的界面耦合机制。
2025-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Influence of the "second gap" on the transparency-conductivity compromise in transparent conducting oxides: an ab initio study
透明导电氧化物（TCO）是许多技术的关键。这些材料是掺杂的（\emph{n} -或\emph{p} -型）氧化物，具有足够大的带隙（理想地为$>$ 3 eV）以确保透明性。然而，TCO中存在的高载流子浓度另外导致对于\emph{n}型材料从占据的导带到较高状态以及对于\emph{p}型TCO从较低状态到未占据的价带的光学跃迁的可能性。由这些过渡形成的“第二间隙”可能限制透明度，并且有时已经提出大的第二间隙作为高性能TCO的设计标准。在这里，我们研究的光吸收使用\emph{ab initio}计算几个著名的\emph{n}和\emph{p}型TCO的第二个间隙的影响。我们的工作表明，大多数已知的\emph{n}型TCO不遭受第二间隙吸收在可见光，即使在非常高的载流子浓度。相反，\emph{p}型氧化物由于第二带隙效应而显示出对于高载流子浓度的光透射降低。我们将这种差异与\emph{n} -与典型\emph{p} -型TCO中涉及的不同化学物质联系起来。定量，我们表明，第二间隙效应导致只有适度的损失传输（即使在p型TCO），并建议，一个宽的第二间隙，而有益的，不应被视为一个工作的TCO所需的标准。
2016-03-13 cond-mat.mtrl-sci
New investigation of the electronic and structural properties of (Mg,Ti)-doped and co-doped ZnO structures: A DFT and DFT+U study
本研究基于DFT与CP2K代码，分析了(Mg,Ti)掺杂与共掺杂ZnO的电子和晶体结构，发现Mg掺杂增加带隙并保持直接半导体特性，Ti掺杂产生间接带隙且共掺杂体系晶格变形极小，是透明电子器件的潜在候选材料。
2025-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Designing transparent conductors using forbidden optical transitions
本研究通过高通量计算约18,000种半导体，发现超半数带边存在禁戒或弱光学跃迁，并证明高度局域化带边态更易引发禁戒跃迁，据此筛选出多种未被探索的p型和n型透明导体候选材料。
2023-04-10 cond-mat.mtrl-sci
