Internal Stresses and Formation of Switchable Nanowires at Thin Silica Film Edge
在垂直边缘处，氧化硅薄膜（SiO_{2-x}）包含嵌入绝缘g-SiO2基质中并由其支撑的c-Si层状纳米晶体（Si NC）。Tour等人已经表明，沟槽薄膜几何形状使得NC能够在被施加场训练时形成可切换纳米线（SNW）。形成SNW所需的场在几个循环内迅速降低，或者通过在600 ℃下退火在甚至更少的循环内降低，并且稳定到700 ℃。在这里，我们描述了内在的演变Si NC和SNW的内部应力和电渗之间的竞争。该分析在很大程度上依赖于来自大范围的薄膜研究的实验数据，并且它解释了为什么在平面Si-SiOx界面上的垂直边缘对于形成SNW是必要的。讨论还表明，Si NC和Si/ SiO_{2-x} SNW的形成机制是内在的，并且是在存在残余宿主失配应力的情况下优化纳米线导电性的结果。
2010-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Conduction mechanism and switchable photovoltaic effect in (111) oriented BiFe$_{0.95}$Mn$_{0.05}$O$_{3}$ thin film
用脉冲激光沉积法在（111）取向的SrTiO_3衬底上外延生长了200 nm BiFe $_{0.95}$ Mn $_{0.05}$ O $_{3}$（BFO）薄膜。BFO薄膜具有菱面体结构，剩余极化强度为Pr = 104 $μ$ C/cm $^{2}$ .通过比较不同的导电模型的I（V）特性，我们揭示了体限制Poole-Frenkel和肖特基界面机制的存在下，每一个占主导地位，在特定的温度范围内。在室温和10 mW激光照射下，BFO薄膜的短路电流密度（Jsc）和开路电压（Voc）分别为2.25mA/cm $^{2}$和-0.55V。这种PV效应可以通过施加高于矫顽场的正电压脉冲来切换。对于低温，观察到约-4.5V（-225kV/cm）的大Voc值，这表明PV响应的本体非中心对称起源。
2019-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pb0.95La0.05Zr0.54Ti0.46O3 Thin Films For Photovoltaic Applications
铁电体已经显示出作为未来光伏应用的有前途的替代材料的潜力。近年来，铁电薄膜中高开路电压的观测在铁电光伏领域引起了相当大的兴趣。铁电光伏领域正在发展，与基于半导体的光伏技术相比，尚未完全理解。本论文主要研究铁电薄膜的光伏特性，以加深对铁电光伏的理解。本论文研究了Pb_（0.95）La_（0.05）Zr_（0.54）Ti_（0.46）O_3薄膜的光伏特性。薄膜采用溶液法和旋涂法制备。对这些薄膜的后退火工艺进行了优化，以实现所需的铁电和介电性能。建立了一个测量装置来研究器件的PV特性。电池的电流-电压（I-V）行为的参数，如电极化，退火温度，顶部电极的性质，和光照强度的依赖关系进行了研究。通过使用具有低功函数的电极，光伏响应被示出改善。建立了一个电路模型，模拟了单个铁电光电池的行为以及开路电压（Voc）和短路电流（Isc）与光强的关系。
2013-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Effect of annealing temperature on photovoltaic properties of spin coated CdS films
采用旋涂法在普通玻璃和导电玻璃衬底上制备了CdS薄膜样品，并在不同温度下进行了退火处理。根据在普通玻璃衬底上制备的薄膜的XRD图谱，多晶薄膜由单一的CdS相组成。在导电玻璃基板上合成的膜用于光伏测量。研究了光伏特性随退火温度的变化。在Na_2S_2O_3/I_2电解液中测量了液结光电池。然后，使用太阳能电池模拟系统在室温下在光照和黑暗下测量短路光电流和开路光电电压。利用紫外-可见光谱法测定了CdS薄膜样品的光学带隙。
2018-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically Switchable Light-Matter Interaction in the Two-Dimensional Magnet CrI3
耦合不同的物理性质是物理学的一个迷人的主题。已经众所周知的是多铁性，它表现出铁电体和磁体的性质。但是铁电性本身也需要大量的光伏效应，一种产生直流电流的光与物质的相互作用。在这里，我们提出了一个磁光电效应，耦合的磁性光物质相互作用。这种现象从$\mathbf{k}$到$\mathbf{-k}$在能带结构中的晶格断裂出现，并且不需要静态极化。它不同于其他已知的体光伏机制，如移位电流。我们在一个新发现的层状磁绝缘体CrI $_3$中证明了这种现象。在反铁磁相的可见光照射下产生了记录的光电导响应（大于200 $μA V^{-2} $）。电流可以通过可控的磁相变反向和切换。我们的工作为光伏和光电子器件的研究开辟了一条新的途径，并为磁跃迁提供了灵敏的探针。
2019-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectrically switchable magnetic multistates in MnBi$_2$Te$_4$(Bi$_2$Te$_3$)$_n$ and MnSb$_2$Te$_4$(Sb$_2$Te$_3$)$_n$ (n = 0, 1) thin films
该研究结合 Heisenberg 模型与第一性原理计算，提出利用铁电极化开关 Mn-$e_g$ 层间跃迁通道，实现 MnBi$_2$Te$_4$ 家族薄膜中反铁磁/铁磁及多 Chern 数拓扑磁性多态的可切换调控。
2023-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Tuning photovoltaic response in Bi2FeCrO6 films by ferroelectric poling
铁电材料是未来光伏应用的有趣候选者，因为它们有可能克服传统的单带隙半导体太阳能电池的基本限制。虽然更有效的电荷分离和带隙以上的光电压在这些材料中是有利的，但使用铁电功能来定制它们的光伏响应仍然令人困惑。在这里，我们解决这个问题，报告一个明确的滞后特性的光伏效应作为一个功能的电场和它的依赖于极化的历史。此外，我们获得洞察光致非平衡载流子动力学Bi2FeCrO6薄膜不仅涉及电荷产生，但也复合过程。在铁电剩磁，光是能够电determination的薄膜与resistance和瞬态效应所证明的电气和piezoresponse力显微镜（PFM）的测量。光伏响应的滞后性质及其在较大光强度下的非线性特性可用于优化未来铁电基太阳能电池的光伏性能。
2018-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Photovoltaic Performances of Graphene/Si Solar Cells by Insertion of an MoS2 Thin Film
石墨烯和过渡金属二硫属化合物等原子级薄层材料由于其高载流子输运性能和强的光-物质相互作用，在光电子器件中显示出巨大的活性物质潜力。在这里，我们证明了石墨烯/硅肖特基结太阳能电池的光伏性能显着提高插入化学气相沉积（CVD）生长，大的二硫化钼薄膜层。该层用作有效的钝化和电子阻挡/空穴传输层。我们还证明了光伏性能随着石墨烯层数的增加和MoS 2层厚度的减小而增强。优化后的三层石墨烯/MoS 2/n-Si太阳能电池的光电转换效率达到11.1%。
2015-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Switchable anomalous Hall effects in polar-stacked 2D antiferromagnet MnBi2Te4
基于对称性分析和密度泛函计算，研究了极性堆叠组装的反铁磁MnBi2Te4薄膜中由电极化切换的反常霍尔效应，发现极化反转可诱导金属-绝缘体相变及AHE与QAHE间的切换，并预测可将该材料从平庸绝缘体转化为Chern绝缘体。
2023-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Photovoltaic efficiency of transition metal dichalcogenides thin films by ab initio excited-state methods
本研究采用G₀W₀-BSE从头算多体微扰理论计算2H-TMDCs薄膜的光电子特性，评估其光伏性能，得出200 nm厚WSe₂薄膜效率上限达29%，且现有合成技术下其光伏性能仍有提升空间。
2023-12-16 cond-mat.mtrl-sci
A study of SnS thin films and its suitability for photovoltaic application based on the existence of persistent photocurrent
硫化锡是一种层状化合物，当通过热蒸发沉积为薄膜时，其保持其结构。发现薄膜具有取向生长，取向方向随薄膜厚度而变化。发现薄膜的形貌随取向而变化。较厚样品的导电性差，这使得很难进行光电导特性。然而，与报道不同的是，较薄的样品显示出与薄膜厚度和晶粒尺寸无关的光敏性，具有高的持续光电流。由于它们的吸收、光敏性、最佳带隙和带隙内的陷阱使载流子具有更长的寿命，硫化锡的薄样品提供了足够的范围来设计有效的光致发光材料。折射率模型采用Sellmeir模型，而以前的研究大多采用Wemple-DiDomenico单振子模型或柯西色散关系。报告了Sellmeir的拟合参数，可用于椭圆偏振研究。
2015-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Bulk Photovoltaic Effects in Magnetic Sliding Ferroelectric Materials
与晶体对称性密切相关的体光伏效应已经在各种电介质材料中被广泛研究，特别是具有可切换电极化的强度的铁电体。为了进一步设计对称性，人们可以求助于拥有额外磁自由度的自旋极化系统。在这里，我们调查的体积光伏效应在二维磁滑动铁电（MSFE）系统，说明在VSe 2，FeCl 2，和CrI3双层。在这些系统中的过渡金属元素表现出内在的自旋极化，和两个层之间的堆叠失配产生有限的面外电偶极子。通过对称性分析和第一性原理计算，我们发现光生面内体光伏电流可以通过它们的磁序和面外偶极矩进行有效的调谐。从倒易空间中的量子度规偶极分布阐明了其基本机制。MSFE的制造和操作的容易性保证了实际的光电应用。
2022-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature relaxor ferroelectricity and photovoltaic effects in SnTiOx/Si thin film heterostructures
研究了在p型（001）Si衬底上原子层沉积（ALD）40 nm厚SnTiO $_{x}$薄膜的铁电性和光伏效应。这些膜显示出良好饱和的、方形的和可重复的磁滞回线，在室温下剩余极化为1.5 $μ$ C/cm $^{2}$，如通过面外极化对电场（P-E）和场循环测量所检测到的。在白光照射下，自发极化增加，铁电性也随之增强。铁电性表现为弛豫特性，介电峰从约0.001向约0.001移动。T = 600 K，f = 1 MHz至约500 K，100 Hz。此外，我们的薄膜在从可见光到紫外光的宽光谱照射下表现出铁电光伏行为。实验和理论计算相结合，给出了SnTiO $_{x}$薄膜的光学带隙，其光学带隙位于白光光谱的可见光区。我们的研究为开发绿色铁电SnTiO $_{x}$薄膜开辟了一条道路，该薄膜与半导体工艺兼容，可用于各种铁电和介电应用。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Crossover between bulk and interface photovoltaic mechanisms in ferroelectric vertical heterostructure
非反转对称晶体中的体光伏（BPVE）效应具有带隙以上的光电压和可开关的光电流等独特性质，在光电应用中具有巨大的潜力。由于铁电材料具有大的自发极化，因此是研究BPVE的理想平台。然而，由于体效应和界面效应之间的纠缠，确定实验观察到的光伏响应的起源往往是具有挑战性的，导致该领域的许多争论。这个问题在垂直异质结构中尤其明显，其中两种效应是可比的。在这里，我们报告了体积和界面主导的响应之间的交叉在垂直BiFeO3异质结构时，改变光子能量。我们发现，以及以上的带隙激发导致体光伏响应，但带边激发需要界面带弯曲分离的光生载流子。我们的发现不仅有助于澄清文献中相互矛盾的报道，而且为更深入地理解铁电光伏效应及其在各种器件中的应用奠定了基础。
2021-10-26 cond-mat.mtrl-sci
All-Back-Schottky-Contact Thin-Film Photovoltaics
介绍了全背肖特基接触（ABSC）薄膜光伏器件的概念，并利用二维数值模拟进行了评估。内建场是由具有不同功函数的两种金属的贯通肖特基结沿器件背面交替并排形成的。该方法使电荷传输所需的界面的数量最小化，同时消除了对透明导电前接触、PN结和划线的需要。性能指标的计算范围内的设计参数，它表明，前表面和背接触的钝化是至关重要的，以实现效率接近20%，仅使用一层材料沉积在背接触。这种设计范例可以提供宽范围的钝化材料，因为任何一个钝化层都不需要导电性和光学透明性。
2015-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Accelerated development of CuSbS2 thin film photovoltaic device prototypes
替代薄膜光伏技术的发展是一个重要的研究课题，由于低成本，高效率的太阳能电池的大规模制造的潜力。尽管有大量有前途的替代吸收体和相应的接触，但进展速度受到太阳能电池制造过程中出现的复杂性的限制。一个潜在的解决方案，这个问题是高通量的组合方法，已被广泛用于研究和开发的个人吸收和接触材料。在这里，我们展示了一种加速的方法来开发的薄膜光伏器件原型的基础上的新型CuSbS 2吸收剂，使用的设备架构采用CuInxGa（1-x）Se 2（CIGS）。新开发的三阶段，自我调节的CuSbS 2生长过程，使光伏器件的性能趋势的研究作为相纯度，晶体取向，吸收层厚度的函数，和众多的背接触。这种探索导致初始CuSbS 2器件原型具有约1%的转换效率;目前受限于由于光激发电子的收集不良而导致的低短路电流，以及由于CuSbS 2/CdS界面处的悬崖型导带偏移而导致的小开路电压（由第一性原理计算建议）。总之，这些结果说明了组合方法的潜力，以加速薄膜光伏器件与新型吸收剂的发展。
2015-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Strong Bulk Photovoltaic Effect in Planar Barium Titanate Thin Films
体光伏效应（BPE）导致从非对称材料产生光电流。尽管由于其产生高于带隙（$E_g$）的光电压的能力而引起了很多关注，但由于产生的光电流低，其被认为是弱效应。在这里，我们表明，一个非常高的光响应，可以通过利用简单的平面钛酸钡$_3$（BTO）薄膜中的BPE，仅仅通过调整其基本的铁电性能通过应变和生长取向诱导的外延生长在不同的衬底上。我们发现一个非单调依赖的响应率（$R_{\rm SC}$）上的铁电极化（$P$），并获得一个非常高的BPE系数（$β$）的$\approx$ 10 $^{-2}$ 1/V，这是我们所知道的最高的标准平面BTO薄膜的日期报告。我们发现，标准的第一性原理为基础的描述BPE在散装材料不能占我们的薄膜所观察到的光电流趋势，因此提出了一种新的机制，阐明$P$和铁电薄膜的响应度之间的基本关系。我们的研究结果表明，在标准的平面膜几何形状的铁电photopolics的实际应用，可以通过仔细的联合优化的体结构，光吸收，和电极吸收剂的界面特性。
2022-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Analytical Model for the Optical Functions of Indium Gallium Nitride with Application to Thin Film Solar Photovoltaic Cells
本文介绍了采用等离子体增强蒸发法在二氧化硅上沉积的中等铟含量（0.38<x<0.68）的纤锌矿型铟氮化镓（InxGa 1-xN）薄膜的椭圆偏振光谱光学特性的初步结果。采用Kramers-Kronig自洽参数分析模型，利用高斯振子描述InxGa_（1-xN）薄膜的吸收谱，提取了InxGa_（1-xN）薄膜介电函数的实部和虚部（ε_1，ε_2）。扫描电子显微镜（SEM）的图像，以检查膜的微观结构和验证膜厚度确定从椭圆偏振建模。这种拟合过程，模型和参数可以在未来提取的物理参数从椭圆偏振数据从其他InxGa 1-xN薄膜。
2012-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Photo-physics of Hybrid Metal Halide Perovskite Semiconductor Thin Films: Application in Photovoltaic
本研究聚焦混合金属卤化物钙钛矿半导体薄膜的光物理特性，探究其在太阳能电池领域的应用，为相关光伏器件研发提供光物理层面的理论支撑。
2023-11-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High-Efficiency Electrically Switchable Nonvolatile Thermal Transistor with Multiple Thermal Conductivity States Based on Ferroelectric HfO2
针对纳米级热逻辑电路缺乏高效可控非易失性热晶体管的问题，本研究利用铁电o-HfO₂薄膜结合分子动力学模拟与机器学习势，实现四种可逆热导率态，2%应变下开关比达171%，为热逻辑电路发展提供新路径。
2025-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Indirect band gap semiconductors for thin-film photovoltaics: High-throughput calculation of phonon-assisted absorption
高性能材料的发现仍然是光伏研究中最活跃的领域之一。间接带隙材料构成了半导体化学空间的最大部分，但从第一性原理计算预测它们对PV应用的适用性仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一个计算效率高的方法来考虑声子辅助吸收整个间接带隙，并用它来筛选127实验已知的二元半导体的潜在的薄膜光伏吸收。使用筛选描述符的吸收，载流子输运和非辐射复合，我们确定了28个潜在的候选材料。该列表包含20种间接带隙半导体，包括成熟的（3），新兴的（16）和以前未开发的（9）吸收材料。这些新化合物大多是富含负离子的硫族化合物（TiS $_3$，Ga $_2$ Te $_5$）和含同质元素键的磷化物（PdP $_2$，CdP $_4$，MgP $_4$，BaP $_3$），代表了光伏材料研究的新前沿。我们的工作突出了间接带隙材料的光电薄膜技术以前未开发的潜力。
2022-07-19 cond-mat.mtrl-sci
A Novel Decoupling Method for Investigating Distinct Domain Evolution in Ferroelectric Film
School of Electronic and Computer Engineering, Peking University（北京大学电子与计算机工程学院）；School of Integrated Circuits, Peking University（北京大学集成电路学院）
该研究针对传统极化表征技术无法分析铁电薄膜畴相关可靠性机制的问题，提出三畴模型结合互补开关电流测量的畴解耦方法，可定量追踪畴演化，为研究铁电器件可靠性现象提供新途径。
2026-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric and Photovoltaic Properties of Transition Metal doped Pb(Zr0.14Ti0.56Ni0.30)O3-delta Thin Films
我们报道了近单相Pb（Zr0.14Ti0.56Ni0.30）O_3-delta（PZTNi_（30））铁电体，具有大的反射极化（15-30 μC/cm ~ 2）、0.3-0.4 V开路电压（VOC）、减小的带隙（直接3.4 eV和间接2.9 eV）、大的开/关光电流比和快的衰减时间。在没有栅偏压的情况下，获得了相当好的光电流密度（1-5 μA/cm ~ 2），而栅偏压随着偏置场的增大而显著增大。铁电极化决定了VOC的极性和短路电流（ISC）的方向，朝着实现对可见光敏感的非中心对称铁电材料前进了一步。
2014-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Structural and Electronic Properties of Hybrid Perovskites for High-Efficiency Thin-Film Photovoltaics from First-Principles
钙钛矿太阳能电池的性能最近超过了15%的太阳能-电力转换效率，用于小面积设备。活性吸收层，即由混合金属和有机卤化物[ \textit{e.g.}（NH $_4$）PbI $_3$和（CH $_3$ NH $_3$）PbI $_3$ ]形成的混合有机-无机钙钛矿的基本性质在很大程度上是未知的。材料是在第一布里渊区的边界处具有直接带隙的半导体。计算的介电响应和带隙显示出取向依赖性，与有机阳离子的旋转的低势垒。由于甲基铵阳离子的电偶极子，可以获得光铁性效应，这可以增强载流子收集。
2013-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Photocarrier Transport of Ferroelectric Photovoltaic Thin Films Detected by the Magnetic Dynamics of Adjacent Ferromagnetic Layers
本研究利用时间分辨同步辐射x射线磁圆二色反射谱，以BFO/LSMO异质结中LSMO层磁化为探针，揭示了BFO层铁电极化方向对光生载流子界面积累及磁化衰减时间的影响，为研究薄膜异质结载流子动力学及磁化光学控制提供了新策略。
2023-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Transformations in Perovskite Photovoltaics: Film Formation, Processing Conditions, and Recovery Outlook
本研究聚焦甲胺铅碘钙钛矿薄膜，探究甲胺蒸气处理等工艺对薄膜结构与性能的影响，测得一步/两步法器件最高PCE达19.5%/18.6%，为钙钛矿太阳能电池的性能优化与修复提供参考。
2025-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative determination of optical and recombination losses in thin-film photovoltaic devices based on external quantum efficiency analysis
在开发具有高效率的光伏器件时，载流子损耗的定量测定是至关重要的。然而，在传统的太阳能电池表征技术中，不能容易地评估源自光吸收器内的寄生光吸收和载流子复合的光电流减少。在这里，我们开发了一个通用的分析方案，在亚微米织构太阳能电池的光学和复合损耗进行了系统的评估，从外部量子效率（EQE）光谱。在该方法中，首先通过在吸收光谱计算中引入抗反射条件来推导太阳能电池中的光吸收，然后通过考虑从吸收层界面开始的载流子收集长度来模拟从光吸收层中的载流子提取。我们的分析方法适用于各种各样的光伏器件，包括锌黄锡矿太阳能电池[Cu2ZnSnSe4，Cu2ZnSnS4和Cu2ZnSn（S，Se）4]，锌碲镉太阳能电池，和混合钙钛矿（CH3NH3PbI3）太阳能电池，并提供了良好的拟合许多EQE光谱之前报道。基于我们的EQE分析结果，我们讨论了寄生吸收和载流子复合在不同类型的太阳能电池的影响。
2016-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Halide Composition on the Photochemical Stability of Perovskite Photovoltaic Materials
在使用集中阳光的加速应力下研究了具有一定范围的MAPb（I1-xBrx）3组合物（固溶体）的混合卤化物钙钛矿的封装膜的光化学稳定性。通过紫外-可见光谱和X射线衍射（XRD）分别记录了薄膜的光吸收和相应的结构变化。MAPbBr 3膜未表现出降解。在MAPbI 3和混合卤化物MAPb（I1-xBrx）3薄膜中，记录了钙钛矿材料的分解和无机PbI 2的结晶，以及相应的光吸收退化。溴的引入会使固溶体的结构受到应力，加速其降解。通过与户外阳光照射下的降解实验进行比较，证实了加速测试与太阳能电池标准操作条件的相关性。讨论了混合卤化物组合物稳定性降低的原因。
2016-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Multi Spectral Switchable Infra-Red Reflectance Resonances in Highly Subwavelength Partially Oxidized Vanadium Thin Films
相变材料是实现可切换光学的一种很有前途的材料。在这项工作中，我们显示在近红外和长波红外波长在高度亚波长部分氧化钒薄膜的反射共振。这些部分氧化的薄膜由一个多层的氧化钒和钒，如使用拉曼光谱和四探针测量所示。由于二氧化钒是一种相变材料，在68 ℃下显示出绝缘体到金属的相变，因此观察到的红外共振可以随温度切换到高反射率状态。这些共振的波长作为氧化持续时间的函数是被动可调的。随着氧化时间的延长，近红外波段的反射共振峰从1.78 μ m红移到2.68 μ m，而长波长的红外共振峰从12.68 μ m蓝移蓝移到9.96 μ m。为了找到反射共振的起源，我们使用传输矩阵法将反射光谱建模为氧化持续时间的函数。所提出的模型捕获的双反射共振相当不错。这些无源波长可调和可切换的谐振与易于制造的光刻免费多层结构将是有用的多光谱应用，如伪装，光谱选择性微测辐射热计，和热管理。
2022-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Large Bulk Photovoltaic Effect of Nitride Perovskite LaWN3 as Photocatalyst for Hydrogen Evolution Reaction: First Principles Calculation
本文通过第一性原理计算揭示 LaWN3 具有大介电常数、可切换位移电流和优异析氢光催化潜力，拓展了极性氮化物钙钛矿的应用。
2024-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of solution processed TiOx buffer layers in inverted organic photovoltaics by XPS and DFT studies
我们提出的XPS测量结果（核心水平和价带）的溶液处理的TiO x薄膜制备的丁醇钛（C16 H36 O 4 Ti）在异丙醇中稀释，这是一个常见的溶胶-凝胶路线，用于制造TiO x电子选择性接触ITO/TiO x倒置的有机光致发光底部电极。XPS Ti 2 p和价带谱显示了在Si上沉积的丁醇钛的谱中不存在的附加特征的存在，并且归因于ITO/TiOx中Ti^{3+}价态的出现。这一结论得到了化学计量比TiO 2和缺氧TiO_{2-1/8}的密度泛函理论电子结构计算的证实。XPS C 1 s测量显示C-O和O-C=O键的形成，这证明存在残余碳，其可以从膜网络中吸收氧并诱导TiOx膜中的Ti 3+态的形成。
2014-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Low-energy silicon allotropes with strong absorption in the visible for photovoltaic applications
我们提出了国家的最先进的第一原理计算的电子和光学性质的硅同素异形体与有趣的特点，在薄膜太阳能电池中的应用。这些新相由扭曲的sp $^3$硅网络组成，并且具有比其他实验产生的硅相更低的形成能。这些结构中的一些被证明具有准直接和偶极允许的带隙，范围为0.8- 1.5eV，并且显示出与薄膜记录太阳能电池中使用的黄铜矿相当的吸收系数。
2012-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Transient terahertz photoconductivity measurements of minority-carrier lifetime in tin sulfide thin films: Advanced metrology for an early-stage photovoltaic material
以提高光吸收半导体的少数载流子寿命为重点的材料研究是推进太阳能技术的关键，无论是早期阶段还是成熟的材料平台。硫化锡（SnS）是一种吸收材料，在制造和部署方面具有明显的优势，但创纪录的功率转换效率仍低于5%。我们报告的测量体和界面少数载流子复合率在SnS薄膜使用光泵，太赫兹（THz）探测瞬态光电导（TPC）测量。生长后在H_2S气体中退火增加了少子寿命，表面氧化降低了表面复合速度。然而，少数载流子寿命保持低于100 ps的所有测试组合的生长技术和生长后处理。SnS太阳能电池性能的显著改善将取决于发现和减轻迄今未知的复合活性缺陷。我们详细描述了我们的TPC实验方法，我们分享我们的数据分析例程作为免费提供的软件。
2015-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Charge-carrier lifetime measurements in early-stage photovoltaic materials: intuition, uncertainties, and opportunities
由于缺陷的普遍存在和关于材料特性的有限信息，许多早期薄膜光伏材料中的载流子寿命的测量可能是困难的。在这个角度来看，我们给出了一个简短的概述，用于测量寿命的典型技术，并讨论了从这些技术估计寿命所涉及的直觉，专注于时间分辨的光致发光作为一个例子。然后，我们深入研究分析寿命测量所涉及的基本假设和不确定性。最后，我们概述了利用两种新兴的技术来解耦不同的复合机制：双光子光谱，我们证明了BiI 3薄膜，和温度和注入依赖的电流-电压测量寿命测量的精度提高的机会。
2018-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale theory of robust out-of-plane ferroelectricity in ultrathin films
University of Alabama at Birmingham（阿拉巴马大学伯明翰分校）；Rutgers University（罗格斯大学）
提出原子尺度理论框架，通过考虑薄膜终止层的功函数，揭示自极化和终止层可切换角色效应，解释超薄膜中稳健铁电性的起源。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Flexo-photovoltaic effect and above-bandgap photovoltage in halide perovskites
卤化物钙钛矿具有出色的光伏特性，其已通过界面工程进行了优化。然而，随着这些材料接近半导体结物理学所施加的限制，迫切需要探索替代方案，例如体光伏效应，其物理起源不同，不受相同限制的约束。在这种情况下，我们专注于柔性光伏效应，一种类型的体光伏效应，最近观察到的氧化物下的应变梯度。我们已经测量了弯曲下MAPbBr3和MAPbI3晶体的挠曲光伏效应，发现它比基准挠曲光伏氧化物SrTiO 3大几个数量级。对于足够大的应变梯度，可以产生大于带隙的光电压。体光伏效应是加性的，并且对于MAPbI3，挠曲光电压存在于滞后的原生体光电压之上，这与该材料的电可切换宏观偏振一致。结果表明，通过应变梯度工程利用挠曲光伏效应可以为卤化物钙钛矿提供功能性飞跃。
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
In-Line Post-Process Scribing for Reducing Cell to Module Efficiency Gap in Monolithic Thin Film Photovoltaics
电池和组件效率之间的差距是所有光伏（PV）技术的主要挑战。对于单片薄膜PV模块，该间隙的很大一部分归因于分布在模块上的寄生分流和其他缺陷。在本文中，我们表明，它是可能的，包含或隔离这些分流缺陷，使用最先进的激光划片工艺，在制造的串联模块完成后。我们讨论了三种可能的替代方案，并量化每种技术的性能增益。我们证明，使用这些技术，它是可能的，以恢复高达50%的功率损失的寄生分流，这导致在1-2%（绝对）的典型的薄膜光伏技术的模块效率增加。
2013-07-04 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Feature engineering for microstructure-property mapping in organic photovoltaics
将有机光伏（OPV）薄膜的高度复杂的形态与其电荷传输性质联系起来对于实现用作能量收集的成本有效的方法的高性能材料系统是至关重要的。在本文中，一种新的无监督的特征工程框架的开发和使用，以建立降阶的OPV薄膜的结构-性能的联系。该框架利用数字图像处理算法来识别经历电荷传输现象的OPV的显著材料特征。这些材料状态，然后通过2点的空间相关性和主成分分析，以获得一个低维表示的OPV微结构。据发现，除了材料PC分数，需要两个基于距离的度量来完成复杂的OPV的微观结构量化。然后使用高斯过程的本地化版本（laGP）将材料PC分数以及两个基于距离的度量与OPV的短路电流相关联。结果表明，本文提出的无监督特征工程框架结合laGP可以导致高保真和准确的数据驱动的OPV薄膜的结构-性质的联系。
2021-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Flexible Organic Photovoltaic Cells with In-situ Non-thermal Photoreduction of Spin Coated Graphene Oxide Electrodes
这篇文章被撤回，因为它发表在一本杂志上，我们报告了第一种还原方法，与柔性，温度敏感的基板兼容，用于生产还原的旋涂氧化石墨烯（GO）电极。它是基于使用激光束在大面积上原位非热还原柔性基板上的旋涂GO膜。光还原过程是一步的，容易的，并且在室温下在空气中快速进行，而不影响石墨烯晶格的完整性以及底层衬底的柔性。可以获得具有低至700 Ω/sq的薄层电阻的导电石墨烯膜，远高于通过化学手段还原的柔性层。作为我们的技术的概念的证明，激光还原的GO（LrGO）膜被用作柔性本体异质结有机光伏（OPV）器件中的透明电极，代替传统的ITO。该器件显示出1.1%的功率转换效率，这是迄今为止报道的结合还原的GO作为透明电极的OPV器件的最高效率。旋涂GO膜的原位非热光还原创造了一种新的方法来生产用于各种电子应用的柔性功能石墨烯电极，该方法具有潜在工业实施的巨大前景。
2012-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Absorption enhancement in amorphous silicon photonic crystals for thin film photovoltaic solar cells
我们报道了通过对光子晶体结构进行能带工程，可以极大地增强薄层的吸收。我们实现了非晶硅（aSi）光子晶体，其中慢光模式提高吸收效率。我们通过模拟表明，预期aSi膜的吸收增加了1.5倍。该建议，然后验证了实验演示，显示了一个重要的增加的吸收层的aSi在0.32-0.76微米的光谱范围。
2009-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Toward Mass-Production of Transition Metal Dichalcogenide Solar Cells: Scalable Growth of Photovoltaic-Grade Multilayer WSe2 by Tungsten Selenization
本研究通过硒化预图案化钨实现晶圆级多层WSe2薄膜的可扩展合成，载流子寿命达144 ns，封装太阳能电池转换效率约22%，为低成本量产高效TMD太阳能电池铺平道路。
2024-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Plasmonic Light Trapping in an Ultrathin Photovoltaic Layer with Film-Coupled Metamaterial Structures
数值研究了一种薄膜耦合超材料结构，用于增强晶体砷化镓（GaAs）光伏层的光吸收。顶部的亚波长凹面光栅和底部的金属薄膜不仅可以有效地捕获光的波干涉和磁共振效应激发以上的带隙，但实际上也作为光子产生的电荷收集的电接触。在膜耦合超材料结构中，由有源层吸收的能量大大增强，导致短路电流密度在相同厚度下比独立GaAs层显著增强三倍。研究结果将有助于开发成本更低、效率更高的下一代太阳能电池。
2015-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
On the potential of Hg-Photo-CVD process for the low temperature growth of nano-crystalline silicon (Topical Review)
汞敏化光辅助化学气相沉积（Hg-Photo-CVD）技术为降低薄膜生长温度和在低成本柔性塑料基板上生产适合于未来一代高效薄膜太阳能电池的新型半导体材料开辟了新的可能性。本文综述了该技术的研究进展，重点介绍了其在纳米硅低温制备中的应用前景，以及在薄膜光伏技术发展中的应用前景。保留字：光伏、太阳能电池、薄膜、纳米晶硅、氢化非晶硅、氢稀释、低温生长、光化学气相沉积。
2006-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Metallic d-wave altermagnetism in WFeB: a platform for electrically switchable perpendicular spin-splitter response
Iowa State University（爱荷华州立大学）；Ames National Laboratory, U.S. Department of Energy（美国能源部阿姆斯国家实验室）；University of Nebraska-Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校）；Nebraska Center for Materials and Nanoscience（内布拉斯加材料纳米科学中心）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Middle Tennessee State University（中田纳西州立大学）；University of Tennessee Space Institute（田纳西大学太空研究所）
研究通过合成和磁性表征发现WFeB为一种金属d波交替磁体，其电子结构显示非相对论自旋分裂，并支持强自旋分裂传输响应，通过电流诱导的阶梯扭力实现垂直自旋分裂器响应的电控切换。
2026-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Pressure induced switching in ferroelectrics: on the junction between physics and electrochemistry
铁电薄膜中的压力诱导极化切换已经成为用于畴图案化的强有力的方法，允许在自由表面上和薄导电顶部电极下创建预定义的畴图案。然而，铁电体中压力诱导极化开关的机制仍然存在很大争议，挠曲电性，极化旋转和抑制，以及体相和表面电化学过程都可能相关。在这里，我们分类可能的压力引起的开关机制，进行初步估计，并深入研究使用相场建模。我们发现，这些影响的幅度是非常接近的，并引起复杂的开关图的压力和膜厚度的函数与非平凡的拓扑结构或可切换和不可切换的区域。
2017-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Transient lateral photovoltaic effect in patterned metal-oxide-semiconductor films
本文研究了在自然钝化的p型Si（100）上生长的21nm厚、5、10和20 μ m宽、1500 μ m长的光刻Co线的瞬态横向光伏效应。我们已经观察到的transitorial响应与激光光斑位置的近似线性关系。数值模拟证实了在激光关断阶段具有符号变化的瞬态响应。一个定性的解释建议修改的漂移扩散模型，包括一个本地电感的影响。我们的研究结果表明，位置敏感探测器的微结构可以提高其时空分辨率。
2014-06-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Multi-Fields Modulation of Physical Properties of Oxide Thin Films
氧化物薄膜具有磁性、铁电性、压电性、金属-绝缘体转变（MIT）、多铁性、巨磁阻、可开关电阻率等多种物理性质。更重要的是，氧化物薄膜的多功能性可以通过各种外场进行调节，这使得新型电子器件的展示成为可能。本文综述了近年来多场调制氧化物薄膜物理性质的研究进展。最后，对该领域的一些关键问题和发展前景进行了展望。
2015-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of TiS$_3$ as a novel thin film for single-junction and tandem solar cells
本研究通过激发态密度泛函计算与转移矩阵法评估了新型亚微米TiS$_3$薄膜在柔性光伏器件中的光学性质，发现其单结电池效率约22%，叠层电池效率约18%至33%，证明其作为高效柔性太阳能电池有源层的巨大潜力。
2025-04-08 cond-mat.mtrl-sci
A switchable diode based on room-temperature two-dimensional ferroelectric α-In2Se3 thin layers
纳米尺度的室温铁电性是开发先进的非易失性高密度存储器的理想选择。然而，由于可能的临界厚度效应，在传统铁电体中达到薄膜极限是一个长期存在的挑战。范德华材料由于其稳定的层状结构、饱和的界面化学和弱的层间耦合，在超薄二维（2D）铁电体和器件应用方面具有广阔的前景。在这里，我们展示了一个可切换的室温铁电二极管构建在一个二维铁电α-In 2Se 3层薄至5 nm的石墨烯/α-In 2Se 3异质结的形式。α-In 2 Se 3薄膜具有本征的面外铁电性，其可逆电极化的强度的矫电场为~ $2 X 10^5 V/cm$，典型的铁电畴尺寸约为数十$μm^2$。由于α-In 2Se 3层的面外铁电性，石墨烯/α-In 2Se 3界面处的肖特基势垒可以通过改变外加电压来有效地调节，从而产生显著的开关双二极管效应，其开关比为~ $10^4$。我们的研究结果为开发基于二维铁电体的新型纳米电子器件提供了一种新的途径。
2018-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Flexoelectricity induced increase of critical thickness in epitaxial ferroelectric thin films
挠曲电描述了绝缘晶体中极化和应变/应力梯度之间的耦合。本文利用Landau-Ginsburg-Devonshire唯象方法，发现挠曲电性可以增加外延BaTiO 3薄膜的理论临界厚度，低于该厚度时，可切换的自发极化消失。这种增加是显着的拉伸薄膜，而微不足道的压缩薄膜由于电致伸缩引起的势垒，这很容易被破坏的挠曲电，铁电态和顺电态之间的拉伸薄膜。此外，由于挠曲电效应，即使在临界厚度以下，薄膜仍处于单极状态。
2012-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Dissipationless Photovoltaic Spin Hall Effect from Spin-current Vorticity
Shenzhen University（深圳大学）；The University of Hong Kong（香港大学）
该研究揭示源于自旋电流涡度的无耗散光伏自旋霍尔效应，其机制由贝利曲率和量子度规调控，可通过光螺旋度或奈尔矢量切换，为理解无耗散非线性自旋霍尔输运提供统一概念。
2026-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Helicity dependent photovoltaic effect in Bi2Se3 under normal incident light
拓扑绝缘体（TI）是一类新型的绝缘材料，其绝缘体和表面导电由拓扑保护表面态（TPSS）保证。我们研究了垂直入射激光束的螺旋度对TI Bi2Se3光伏效应的影响。垂直入射光的螺旋度依赖的光伏效应的观察表明，由于六边形翘曲的一些TPSS的面外自旋分量的存在。此外，在表面处的静电势的波动局部地打破了膜的旋转对称性，从而允许螺旋度依赖的光伏效应。我们的研究结果表明，工程局部静电势Bi2Se3将允许控制光学产生的自旋电流，这可能是有用的自旋光电子学的应用。
2016-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Mg-Ni-H films as selective coatings: tunable reflectance by layered hydrogenation
与其他可切换镜不同，Mg 2NiHx薄膜在反射率方面显示出很大的变化，在不同的氢含量下产生非常低的反射率（高吸收率），远未达到半导体状态。所得到的反射图案是干涉起源，由于自组织分层氢化机制，在基板界面处开始，因此可以通过改变膜厚度进行调整。这种可调谐性，以及在太阳能和热能之间观察到的高吸收率对比度，强烈表明这些膜在用于太阳能应用的智能涂层中的用途。
2004-01-07 cond-mat.mtrl-sci
SAM Molecular Stacking with Heterogeneous Orientationfor High-Performance Perovskite Photovoltaics
Soochow University（苏州大学）；Shanghai Advanced Research Institute, Shanghai Institute of Applied Physics Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海应用物理研究所上海先进研究院）；Marmara University（马尔马拉大学）；S.U. Umarov Physical-Technical Institute of the National Academy of Sciences of Tajikistan（塔吉克斯坦国家科学院S.U.乌马罗夫物理技术研究所）
本研究通过热蒸发SAM薄膜实现异质分子取向，形成分子排列梯度，从而提升空穴传输效率，为高效率钙钛矿光伏器件商业化提供新路径。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci
