Antiferromagnetic Order in the Rare Earth Halide Perovskites CsEuBr$_3$ and CsEuCl$_3$
实验表明，CsEuBr $_3$和CsEuCl $_3$分别在2.0 K和1.0 K的Neel温度下是反铁磁有序的磁性半导体.考虑到CsEuCl $_3$的纳米颗粒和薄膜已经被报道在类似的温度下铁磁有序，我们在CsEuBr $_3$和CsEuCl $_3$中对反铁磁有序的观察扩展了卤化物钙钛矿的可能应用，现在包括自旋电子器件，其中铁磁和反铁磁器件都可以由单一材料制造。我们的密度泛函理论计算也支持CsEuCl $_3$可用作可开关磁性材料的结论。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Highly ordered lead-free double perovskite halides by design
无铅双钙钛矿卤化物是新兴的光电材料，是铅基钙钛矿卤化物的替代品。最近，单晶双钙钛矿卤化物的合成，并展示了其有趣的功能特性。尽管有这些开创性的工作，但具有更好结晶度的无铅双钙钛矿卤化物仍然需要应用于新型光电子器件。在这里，我们实现了高度结晶的Cs2AgBiBr6单晶，在微观尺度上具有明确的原子有序性。我们通过控制水热合成中的初始化学环境，避免了Ag空位的形成和随后的次级Cs3Bi2Br9。Ag空位的抑制使我们能够降低生长晶体中的陷阱密度，并进一步提高载流子迁移率。我们的设计策略也适用于制备其他高结晶度的无铅卤化物材料。
2020-06-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Quantum Efficiency Enhancement of Lead-Halide Perovskite Nanocrystal LEDs by Organic Lithium Salt Treatment
表面缺陷钝化是实现卤化铅钙钛矿纳米晶体的高光致发光量子产率的关键。然而，在钙钛矿发光二极管中，这些表面配体还必须能够使平衡的电荷注入到纳米晶体中，以产生高效率和工作寿命。在这方面，已报道碱性卤化物钝化表面陷阱态并增加钙钛矿发光体的整体稳定性。一方面，将碱性离子掺入卤化铅钙钛矿晶体结构中被认为是为了平衡阳离子空位，而另一方面，过量的卤化物被认为是稳定胶体。在这里，我们报告了一种有机锂盐，即LiTFSI，作为钙钛矿纳米晶体上的无卤化物表面钝化。我们表明，处理LiTFSI对卤化铅钙钛矿纳米晶体和由其衍生的LED具有多种有益的影响。我们获得了更高的光致发光量子产率和更长的激子寿命，以及更有利于光外耦合的辐射图案。配位体诱导的偶极子在表面上移动其能级向较低的空穴注入势垒。总的来说，这些效应使概念验证LED结构的外部量子效率提高了四到七倍，这取决于所使用的卤化铅钙钛矿发光体的颜色。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Comment on "Resolving spatial and energetic distributions of trap states in metal halide perovskite solar cells"
Ni等人报告了最小体陷阱密度为10^11 cm-3，并且根据卤化铅钙钛矿的驱动级电容分布得出的界面陷阱密度发生了1-4个数量级的变化。从基本的静电参数，我们表明，这种体积陷阱密度不能解决的p-i-n钙钛矿太阳能电池的报告层厚度，而表观界面电荷密度的几何电容和电荷注入到钙钛矿层的后果。
2020-11-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Two-Dimensional halide perovskites: Synthesis, optoelectronic properties, stability, and applications
卤化物钙钛矿是一种有前途的发光和捕光材料。在这种情况下，二维钙钛矿如纳米片或Ruddlesden-Popper和Dion-Jacobson层状结构是重要的，因为它们的结构柔性、电子限制和更好的稳定性。这篇评论文章提出了一个广泛的概述的二维卤化物钙钛矿的胶体和非胶体形式的最新发展。我们概述了合成和控制形状的策略，并讨论了不同的晶相和光电性能。本文综述了二维钙钛矿材料在太阳能电池、发光二极管、激光器、光电探测器和半导体器件等方面的应用。此外，我们还强调了这些材料的水分，热，光稳定性相比，他们的三维类似物。
2021-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Advances in Modelling and Simulation of Halide Perovskites for Solar Cell Applications
作为下一代太阳能电池的最有希望的候选者，超导太阳能电池（PSC）正引起人们的极大关注。这是由于它们的低成本和高功率转换效率，尽管它们的开发时间相对较短。PSC的关键成分是ABX3化学计量比的各种卤化物钙钛矿作为光吸收剂，以其优异的光电性能带来了光伏（PV）技术领域的实际突破。然而，为了在不久的将来将PSC商业化，这些材料需要进一步改进以获得更好的性能，以高效率和高稳定性为代表。与其他材料开发一样，原子建模和模拟可以在寻找新的功能卤化物钙钛矿以及揭示其材料过程和性能的潜在机制方面发挥重要作用。在这个意义上，卤化物钙钛矿的计算工作，主要集中在第一性原理的工作，审查的眼睛寻找答案，如何提高PSC的性能。具体的建模和模拟技术，以量化的卤化物钙钛矿的材料特性。最后，对该领域面临的挑战和未来的研究方向进行了展望。
2018-11-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Azetidinium as Cation in Lead Mixed Halide Perovskite Nanocrystals of Optoelectronic Quality
先前的理论计算表明，氮杂环丁烷鎓具有正确的径向尺寸以与卤化铅形成3D钙钛矿[1]，并且已被证明作为ABX 3单元的A位阳离子赋予铁电钙钛矿有益的性质[2]。然而，迄今为止，对其作为卤化铅钙钛矿中的阳离子的用途的研究非常有限。在这篇通讯中，我们报告了氮杂环丁烷基铅混合卤化物钙钛矿胶体纳米晶体的合成和表征。混合卤化物体系是碘和氯，不像文献中其他报道的纳米晶体，其中卤化物体系是碘/溴或溴/氯。紫外-可见吸收数据，补充与光致发光光谱，揭示了一个间接的带隙约1.96 eV的纳米晶体。使用TEM的结构表征示出了两个不同的原子间距离（2.98 +/-0.15埃和3.43 +/-0.16埃）和纳米晶体固有的非正交晶格角（约112度），其具有通过XRD揭示的可能的三斜晶系结构。通过EDS光谱法证实了纳米晶体内氯和碘的存在。最后，光诱导电子顺磁共振（LEPR）光谱与PCBM证实了光致电荷转移能力的纳米晶体。使用氮杂环丁烷鎓作为阳离子形成这种半导体铅混合卤化物钙钛矿表明了具有光电应用（例如太阳能电池和光电探测器）潜力的混合钙钛矿的有前景的子类。
2019-05-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Halide mixing inhibits exciton transport in two-dimensional perovskites despite phase purity
金属卤化物钙钛矿是用于光捕获和光发射应用的多功能材料平台，因为它们的可变化学组成允许根据特定应用定制光电特性。卤化物混合是在宽光谱范围内调谐金属卤化物钙钛矿的光学带隙的最强大的技术之一。然而，卤化物混合通常被观察到导致相分离，这降低了激发态传输并限制了器件性能。虽然目前的重点在于发展的战略，以防止相分离，它仍然不清楚如何卤化物混合可能会影响激发态传输，即使保持相纯度。在这项工作中，我们研究了激子激发态的相位纯混合卤化物二维钙钛矿输运。使用瞬态光致发光显微镜，我们表明，尽管相纯度，卤化物混合抑制激子在这些材料中的传输。我们发现一个显着的减少，即使是相对较低的合金浓度，与溴丰富的钙钛矿是特别敏感的碘离子的引入。执行布朗动力学模拟，我们能够重现我们的实验结果，并归因于能量无序的潜在景观，由于合金网站的内在随机分布而产生的扩散率的下降。我们的研究结果表明，即使在没有相分离的情况下，卤化物混合仍然可能影响载流子输运，由于在能源景观的局部固有的不均匀性。
2021-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Understanding halide segregation in metal halide perovskites through defect thermodynamics
Texas Tech University（德克萨斯理工大学）
本研究通过缺陷热力学揭示了混合卤素钙钛矿中卤素偏析的驱动力，并提供了设计稳定混合卤素钙钛矿的结构依据。
2026-03-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Spin-Orbital Coupling in All-Inorganic Metal-Halide Perovskites: the Hidden Force that Matters
本文综述了全无机金属卤化物钙钛矿中强自旋-轨道耦合对能带结构、磁阻、自旋寿命及Rashba效应等的影响，并结合晶体结构、光物理和能带拓扑研究，展望其在新型光电应用中的突破方向。
2023-11-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Manifestation of the thermoelectric properties in Ge-based halide perovskites
尽管硫族化合物作为传统的热电材料已经得到了广泛的研究，但寻找一种具有高电导率和低热导率的合适材料仍然是一个挑战。在这项工作中，我们介绍了一类新的热电材料，锗基无机卤化物钙钛矿\ce{CsGeX3}（X = I，Br，Cl），这已经被认为是一个有前途的候选人的光伏应用。通过晶格动力学计算和Boltzmann输运方程的求解，我们发现这些钙钛矿具有低于0.18 W m $^{-1}$ K $^{-1}$的超低热导率，而具有高于860 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的非常高的载流子迁移率，这远远优于传统的硫属化合物的热电性。这些结果为寻找高性能、低成本的无机卤化物钙钛矿基热电材料指明了方向。
2020-05-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical Memory, Switching, and Neuromorphic Functionality in Metal Halide Perovskite Materials and Devices
在过去的几十年中，金属卤化物钙钛矿基材料作为可溶液加工的光电子材料出现，具有许多有趣的性质和潜在的应用。这些新兴材料最近被认为是在低能量存储和信息处理应用中的前景。特别地，它们的大的光学横截面、高的光电导对比度、大的载流子扩散长度和混合的电子/离子传输机制对于使得能够在光域中写入和/或读取的存储器元件和神经形态器件是有吸引力的。在这里，我们回顾了最近在金属卤化物钙钛矿材料和器件中的记忆和神经形态功能的进展，其中光子被用作开关，记忆和神经形态功能的关键自由度。
2023-03-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Fundamental cause for superior optoelectronic properties in halide perovskites
针对卤化物钙钛矿卓越光电特性的物理起源尚不明确的问题，提出由离子能量库驱动的电子上转换（解陷）是其根本原因，并通过引入离子-电子耦合等概念建立跨时间尺度的动力学关联，为提升器件性能提供理论指导。
2023-08-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Opto-thermal transport engineering in hybrid organic-inorganic lead halide perovskites metasurfaces
近年来，卤化物钙钛矿因其优异的光电性能而受到广泛关注，并被广泛的光谱研究所阐明。在这篇文章中，使用软光刻的纳米光子表面工程已被用于复制具有增强功能的纳米结构。采用基于拉曼光谱和光致发光（PL）光谱的非侵入式光学技术研究了表面图案化的有机-无机卤化物钙钛矿薄膜的热行为和光学行为的交互作用。工程钙钛矿薄膜的热物理性质是从样品的拉曼光谱和PL光谱中的代表性峰位置的软化提取的，其作为温度标记。研究表明，图案化薄膜的局部温度升高相对较高，这是由于其增强的吸收。因此，建立了压印钙钛矿薄膜中的光热传输现象之间的串扰，该串扰与增强器件性能以及保持器件稳定性有关。
2021-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Inter-Domain Charge Transfer as a Rationale for Superior Photovoltaic Performances of Mixed Halide Lead Perovskites
含有碘离子和溴离子的混合物的有机-无机卤化铅钙钛矿在供体-受体异质结太阳能电池中始终比标准的甲基铵三碘化铅材料表现得更好。这种观察是违反直觉的，因为对于光伏材料通常预期非均匀性和组成无序导致载流子扩散长度和转换效率降低。在这里，我们结合超快光致电吸收和宽带荧光上转换光谱测量，以仔细检查混合阳离子，混合卤化物铅钙钛矿薄膜的载流子动力学。我们的研究结果证明了电荷转移激子（CTE）的形成跨越各种卤化物组合物的域的边界。对光致瞬态Stark信号的全局分析表明，CTE在几十到几百皮秒的时间内从富Br区逐渐演化到富I区。而不是构成重组中心，不同卤化物组合物的域之间的边界似乎有利于载流子分离，通过驱动光生空穴沿着溴化物含量降低的通道。
2018-08-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Shining Light on Photoluminescence Properties of Metal Halide Perovskites
卤化铅钙钛矿是在过去十年中出现的一类显著的材料，其适用于广泛的器件，例如太阳能电池、发光二极管、激光器、晶体管和存储器件等。虽然它们通常是在低温下沉积的溶液处理的半导体，但钙钛矿显示出人们只能从在高温下生长的高纯无机晶体中期望的特性。这种独特的现象导致了记录设备性能的快速发展;不幸的是，这些材料的显着性质背后的基础科学仍然没有得到很好的理解。这篇综述评估了目前对金属卤化物钙钛矿材料光致发光（PL）特性的理解，并强调了需要进一步研究的关键领域。此外，需要标准化的表征PL的方法，以提高结果的可比性，可靠性和重现性的强调。
2020-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Reversible Photo-Induced Phase Segregation and Origin of Long Carrier Lifetime in Mixed-Halide Perovskite Films
基于混合卤化物的混合钙钛矿半导体作为高效光伏和发光器件的有希望的候选者引起了极大的关注。然而，这些先进的钙钛矿材料在光照下可能由于卤素离子迁移而发生相分离，影响其光电性能。在这里，我们报告光激发诱导的相分离在三阳离子混合卤化物钙钛矿薄膜，产量的光致发光响应的红移。我们证明，光激发诱导的卤素离子迁移导致形成较小的带隙的碘化物丰富的和较大的带隙的溴化物丰富的域的钙钛矿薄膜，其中的相分离率被发现遵循激发功率密度的幂律。结果证实，载流子寿命增加，由于光激发载流子的捕获在隔离的小带隙的碘化物丰富的域的光致发光的红移。有趣的是，我们发现，这些光诱导的变化是完全可逆的，当激发电源关闭时，这些变化是热激活的。在黑暗条件下，卤素离子迁移的激活能在相分离和相恢复过程中有显著差异。此外，我们还研究了受激子-光学声子耦合影响的发光线宽随温度的变化。基于混合态和分离态的激子-声子耦合强度解释了光致相分离的机理。
2021-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Probing the ionic defect landscape in halide perovskite solar cells
金属卤化物钙钛矿中的点缺陷在决定其性质和光电性能方面起着关键作用;然而，许多悬而未决的问题仍然没有答案。在这项工作中，我们应用阻抗谱和深能级瞬态谱来表征的离子缺陷景观甲基铵三碘化铅（$MAPbI_3$）钙钛矿中的缺陷是故意引入通过分数改变前体化学计量。我们的研究结果突出了缺陷对电子景观的深刻影响，例如它们对器件内置电位的影响，因此，开路电压。当阳离子和阴离子都被认为是可移动的时，即使是低离子密度也会对电子景观产生影响。此外，我们发现，所有测得的离子缺陷满足迈耶-Neldel规则的特征能量连接到基本的离子跳跃过程。这些发现支持卤化物钙钛矿化合物中缺陷的一般分类。
2020-11-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The impact of the halide cage on the electronic properties of fully inorganic caesium lead halide perovskites
通过混合和完全无机化合物的合金化制备了具有创纪录的功率转换效率的Percent太阳能电池。虽然混合钙钛矿的基本电子性质现在已经很好地理解，但太阳能电池性能的关键电子参数，例如完全无机钙钛矿的激子结合能，仍然是未知的。通过进行磁透射测量，我们确定与高精度的激子结合能和约化质量的完全无机CsPbX $_3$钙钛矿（X=I，Br，和这些合金）。带隙随温度在$4-270$ 1，K范围内的良好表现（连续）演变表明完全无机钙钛矿不像它们的混合对应物那样经历结构相变。实验测定的介电常数表明，在低温下，当有机阳离子的运动被冻结时，对于混合和无机钙钛矿，介电屏蔽机制基本上是相同的，并且由铅-卤化物笼内原子的相对运动主导。
2017-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Micron-size two-dimensional methylammonium lead halide perovskites
具有二维堆叠结构的混合卤化铅钙钛矿最近成为光电应用的有前途的材料。我们报告了一种用于生长混合卤化铅钙钛矿（I，Br和Cl）的2D纳米片的方法，其横向尺寸范围为0.05至8微米，并且结构由通过长烷基胺分离的n个堆叠的单层组成，可从批量向下调节到n=1。获得这种宽范围的钙钛矿性质的关键在于在热注入合成中利用相应的卤化铅纳米片作为前体，其提供对所有工艺参数的仔细控制。分层的量子限制（n小于4）纳米片由具有不同n的主要部分和次要部分组成。能量从低到高n（高到低能量）区域在一个单一的片，介导的堆栈之间的配体的长度，产生光致发光量子产率高达49%。这些大的、可调的2D纳米片可以作为未来高效光电子器件的方便平台。
2019-07-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Size Dependent Ternary Halide Solid Solutions in Perovskite Nanocrystals
Technion-Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
研究通过高通量合成和理论模型，确定了三元卤化物钙钛矿纳米晶体的溶解极限，并展示了其尺寸依赖的混溶性及稳定性提升机制。
2026-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Mechanical response of butylamine based Ruddlesden Popper organic-inorganic lead halide perovskites
2D Ruddlesden Popper钙钛矿因其特殊的光学和电子特性而被广泛研究，而只有少数研究揭示了其机械性能。现有的文献主要讨论单晶钙钛矿的机械强度，但对二维钙钛矿薄膜的结构可调性的系统研究还很缺乏。在这项研究中，我们报告了使用纳米压痕技术的丁基铵基的2D，准2D钙钛矿和3D钙钛矿的弹性模量的无机层的数量“n”的效果。实验结果也得到了证实，使用第一性原理密度泛函理论计算。了解2D Ruddlesden Popper钙钛矿薄膜与传统3D钙钛矿相比的机械行为，提供了对原子层相关性质的有趣见解，并为下一代机械耐用的新型器件铺平了道路。
2021-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spinodal Decomposition-Enabled Halide Perovskite Double Heterostructure with Reduced Fröhlich Electron-Phonon Coupling
外延III-V族半导体异质结构是现代微电子学、电光学和光电子学中的关键部件。卤化物钙钛矿材料具有优异的半导体性能，是相干异质结构器件的有前途的候选者。在这篇报告中，提出并实验实现了在卤化物钙钛矿体系中制备外延双异质结构的亚稳分解。采用化学气相沉积法，通过范德华外延制备了纯的混合卤化物钙钛矿外延棒和薄膜。在室温下，应用光子作为旋钮来调节亚稳分解和经典粗化的动力学。通过这种方法，卤化物钙钛矿双异质结构被创建携带外延界面和突出的光学性能。在共格卤化物双异质结构中发现了减少的Fröhlich电子-声子耦合，这被假设归因于广泛存在于III-V族双异质结构中的经典声子限制效应。在卤化物钙钛矿中开发相干双异质结构的能力为探索用于高性能和低成本光电子学、电光学和微电子学的基于卤化物钙钛矿的量子阱和超晶格铺平了道路。
2016-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Lattice matched heterogeneous nucleation eliminate defective buried interface in halide perovskites
本研究通过分子动力学模拟发现，钙钛矿在常用氧化物界面异质外延结晶会产生掩埋界面缺陷，而晶格匹配界面可实现其外延有序生长、避免缺陷，为制备高效稳定的钙钛矿器件提供指导。
2024-05-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tuning Bandgap and Energy Stability of Organic-Inorganic Halide Perovskites through Surface Engineering
具有各种表面结构和形貌的有机卤化物钙钛矿由于异质结构依赖的稳定性的类型的选择而显示出有前途的潜力。我们系统地研究和讨论了二维二硫化钼（MoS 2）、二硒化铼（MoSe 2）、二硫化钨（WS 2）、二硒化钨（WSe 2）、氮化硼（BN）和石墨烯单层对有机-无机卤化物钙钛矿的带隙和能量稳定性的影响。我们发现在BN-ML上沉积的MAPbI 3 ML具有室温稳定性（-25 meV~ 300 K），最佳带隙为~1.6 eV。计算的吸收系数也位于可见光范围内，在2.8 eV光子能量下达到最大值4.9 x 104 cm-1。在我们的计算的基础上，我们建议，半导体单层的有机-无机卤化物钙钛矿单层的封装可能提供更大的灵活性，用于调整能量稳定性和带隙。
2018-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Lead Halide Perovskite based Dynamic Metasurfaces
卤化铅钙钛矿（MAPbX3）已知具有高折射率和可控带隙，使得它们对于全介电和可调谐超颖表面具有吸引力。到目前为止，钙钛矿超颖表面仅用于结构色。具有2π相位控制的更有趣的元器件仍然不存在。在这里，我们通过实验证明了MAPbX3钙钛矿基超颖表面在反射模式下具有完全的相移控制。利用MAPbBr 3切割线作为过渡原子在基底金属膜上，我们发现MAPbBr 3钙钛矿超颖表面可以同时产生从0到2π的全相位控制和高反射效率。从而成功地制作出高效的偏振转换、反常反射和元全息图。最有趣的是，MAPbX 3钙钛矿的带隙可以通过阴离子交换进行后合成和可逆调节，为动态控制具有异常反射和全息图等新功能的全介电元器件提供了新的途径。
2019-04-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ionization energy as a stability criterion for halide perovskites
杂化有机-无机卤化物钙钛矿的不稳定性阻碍了它们在光伏应用中的发展。第一性原理计算用于评估混合卤化物钙钛矿的分解反应焓，这与实验观察到的器件特性的退化有关。然而，缺乏用于预测卤化物钙钛矿的稳定性的简单标准，因为Goldschmidt的公差和八面体几何因子不能完全捕获那些钙钛矿的可成形性。在本文中，我们扩展了Born-Haber循环划分成晶格，电离和分子化能量组件的各种钙钛矿结构的反应焓。对反应焓的各种贡献的分析指出分子的电离能和笼作为预测混合卤化物钙钛矿稳定性的化学趋势的附加标准。讨论了寻找具有改进的化学稳定性的新的钙钛矿结构以用于光伏应用的前景。
2016-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Parity-Forbidden Transitions and Their Impacts on the Optical Absorption Properties of Lead-Free Metal Halide Perovskites and Double Perovskites
采用密度泛函理论计算方法，分析了无铅金属卤化物钙钛矿（AB $^{2+}$ X $_3$）和双钙钛矿（AB $^+$ B $^{3+}$ X $_6$）（A = Cs或单价有机离子，B $^{2+}$ =非Pb二价金属，B $^+$ =单价金属，B $^{3+}$ =三价金属，X =卤素）的光吸收特性.我们表明，如果B $^{2+}$不是Sn或Ge，则无铅金属卤化物钙钛矿由于其间接带隙性质而表现出差的光学折射率。在九种可能类型的无铅金属卤化物双钙钛矿中，六种具有直接带隙。在这六种类型中，有四种在带边之间显示出反转诱导的宇称禁戒或弱跃迁，使得它们对于薄膜太阳能电池应用不是理想的。只有一种类型的无Pb双钙钛矿显示出适合于太阳能电池应用的光吸收和电子性质，即具有B $^+$ = In，Tl和B $^{3+}$ = Sb，Bi的那些。我们的研究结果提供了重要的见解，设计新的金属卤化物钙钛矿和双钙钛矿的光电应用。
2017-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral tilting and B-site off-centering in halide perovskites are not coupled
本文通过群论和从头算分子动力学研究立方相CsBBr3，发现B位孤对电子诱导的偏心与八面体倾斜在对称性上解耦，但孤对电子表达通过瞬态部分共价键使倾斜模式变硬，为调控卤化物钙钛矿功能性质提供新思路。
2025-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Probing local coordination and halide miscibility in single-, double-, and triple-halide perovskites using EXAFS
Wellesley College（韦尔斯利学院）；MAX IV Laboratory, Lund University（隆德大学 MAX IV 实验室）；Olin College of Engineering（奥林工程学院）
研究单、双、三卤化物钙钛矿中卤化物混溶性和局部配位，通过EXAFS分析揭示三卤化物钙钛矿的混溶机制及卤化物配位作用。
2026-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Broadband-tunable spectral response of perovskite-on-paper photodetectors using halide mixing
纸为电子产品提供了一种低成本和广泛可用的基材。它具有硅的替代特性，因为它显示出低密度和高柔性，以及生物降解性。可溶液加工的材料，如混合钙钛矿，还呈现出轻和柔性的特征，以及具有不同光学性质的材料组合物的巨大可调谐性。在这项研究中，我们结合了纸基板与卤化物混合钙钛矿的低成本和易于制造的纸上钙钛矿光电探测器与宽带可调光谱响应。从卤化物混合钙钛矿的带隙可调谐性，我们通过增加MAPb（I $_{1-x}$ Br $_x$）$_3$钙钛矿合金上的溴化物含量来创建具有范围从NIR到绿色的截止光谱起始的光电探测器。这些设备显示出快速有效的响应。对于纯I和Br钙钛矿组合物观察到最佳性能，在MAPbBr $_3$装置上具有376 mA/W的最大响应度。这项研究提供了一个例子，广泛的可能性，溶液加工材料与纸基材的组合提供了低成本，可生物降解和易于制造的设备的发展。
2022-05-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Photo de-mixing in Dion-Jacobson two-dimensional mixed halide perovskites
二维（2D）卤化物钙钛矿具有多功能的结构，这不仅能够微调其光电性能，而且还使它们作为模型系统来研究混合钙钛矿的基本特性。在这项研究中，我们分析了二维Dion-Jacobson混合卤化物钙钛矿薄膜（封装）的基础上（PDMA）Pb（I0.5Br0.5）4（PDMA：1，4-苯二甲铵间隔）暴露于恒定的光照下的光吸收的变化。我们证明，这些2D混合卤化物钙钛矿进行光去混合，直接从原始相的转换到去混合相。当样品置于黑暗中时，这些相几乎完全重新混合，表明该过程在光学性质方面是可逆的。另一方面，暴露于光似乎诱导薄膜的结构变化，这在黑暗中是不可逆的。我们已经进一步研究了在光下的温度依赖性吸收测量，以提取光分解的组合物并绘制光吸收性间隙。因此，这项工作揭示了在Dion-Jacobson二维混合钙钛矿中发生的光去混合，并提供了解决光在这些材料的热力学性质中的作用的策略。
2021-07-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Lattice Energy Reservoir in Metal Halide Perovskites
提出卤化物钙钛矿中晶格能量库（LER）的新理论，阐明其通过影响载流子动力学提升器件性能，并解释了其优于传统半导体的光电特性及多种反常现象。
2024-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
"Forbidden" polarisation and extraordinary piezoelectric effect in organometallic lead halide perovskites
有机卤化铅钙钛矿是用于太阳能电池和其他光电应用的高效材料，这归因于它们的高量子效率和优异的半导体性质。这些钙钛矿的特性是在外力下的实质性离子运动。在这里，我们发现，电场和光诱导的离子运动MAPbX 3晶体（X=Cl，Br，I和MA= CH 3 NH 3）导致意想不到的压电类响应，一个数量级大于铁电钙钛矿氧化物。名义上的宏观对称性的晶体被打破的离子物种，这可以确定性地控制由光和电场的重新分配。所揭示的压电响应可能存在于具有显著离子活性的其他材料中，但有机金属钙钛矿的独特特征是对离子运动（MA+和X-1）和照明产生的光电子的相互作用的压电响应的强烈影响。
2022-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High-Throughput Study of Antisolvents on the Stability of Multicomponent Metal Halide Perovskites through Robotics-Based Synthesis and Machine Learning Approaches
抗溶剂结晶法常用于制备高质量的钙钛矿薄膜，以产生相当大的单晶，并在室温下合成纳米颗粒。然而，特定的反溶剂对多组分金属卤化物钙钛矿的固有稳定性的影响的系统探索尚未得到证实。在这里，我们开发了一个高通量的实验工作流程，结合化学机器人合成，自动化表征和机器学习技术，以探索反溶剂的选择如何影响二元钙钛矿系统在环境条件下随时间的固有稳定性。端成员MAPbI3、MAPbBr3、FAPbI3、FAPbBr3、CsPbI3和CsPbBr3的不同组合用于合成15个组合文库，每个文库具有96个独特组合。总共合成了大约1100种不同的组合物。每个文库使用两种不同的反溶剂：甲苯和氯仿制备两次。合成后，每5分钟自动进行一次光致发光光谱分析，持续约6小时。非负矩阵分解（NMF），然后利用映射的时间和组成依赖的光电性能。通过对每个库利用该工作流程，我们证明了抗溶剂的选择对金属卤化物钙钛矿在环境条件下的稳定性至关重要。我们探索了可能的动态过程，例如卤化物分离，该过程导致了抗溶剂选择引起的稳定性或最终降解。总的来说，这项高通量研究证明了反溶剂在合成高质量多组分金属卤化物钙钛矿体系中的重要作用。
2021-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Photo-induced Macro/Mesoscopic Scale Ion Segregation in Mixed-Halide Perovskites: Ring Structure and Ionic Plasma Oscillations
与通常认为的混合卤化物合金中光致卤素离子偏析发生在被照射区域内的观点相反，我们发现由光释放的Br离子扩散离开该区域，这在阴离子缺乏和过剩区域之间产生了平衡库仑力，共同导致围绕中心的宏观/介观尺寸的阴离子环，显示出光致发光环。在移除照明时，移位的阴离子返回到照明区域，并且回复力导致阻尼的超低频振荡离子运动，这可能是第一次观察到固体中的离子等离子体振荡。
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Orientational migration of halide ion in lead halide perovskites
随着卤化铅钙钛矿太阳能电池的快速发展，有相当多的证据表明，移动离子强烈影响其性能。然而，除了活化能，离子迁移的其他性质大多是探索与第一性原理计算。本文研究了溴化铅钙钛矿单晶微片中卤离子（空位）的迁移。与传统的研究与外部偏置电压，我们引入内置的电位到微孔板通过低能电子束和研究相应的离子迁移。通过沿特定晶面排列电位，在每个电池的未辐照中心处观察到Pb 2+还原为Pb 0，首次证明卤离子的迁移具有优先方向。我们的观察结果与最近的理论模型相一致，并将为提高钙钛矿太阳能电池的性能开辟一条新的途径。
2018-06-19 cond-mat.mtrl-sci
High Open Circuit voltage solar cells based on bright mixed halide CsPbBrI2 perovskite nanocrystals synthesized under ambient air conditions
卤化铅钙钛矿纳米晶体（NC）目前正在成为最令人感兴趣的溶液处理半导体之一，因为它们具有高光致发光量子产率（PLQY），以及通过阴离子交换反应或量子限制的颜色可调谐性。在这里，我们显示了高效的太阳能电池的基础上混合卤化物（CsPbBrI 2）NC通过在环境条件下的阴离子交换反应。我们进行了阴离子交换反应，在浓NC溶液中与I-，从而诱导PL红移高达676 nm，并获得高PLQY的膜（65%）。在空气中用两种不同的沉积方法制造在350-660 nm波长范围内工作的太阳能电池器件。太阳能电池显示出5.3%的光转换效率和高达1.31V的开路电压（Voc），这是所报道的带隙低于2 eV的基于钙钛矿的太阳能电池的最高值之一，清楚地表明了这种材料的潜力。
2019-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Substitution of Lead with Tin Suppresses Ionic Transport in Halide Perovskite Optoelectronics
针对卤化铅钙钛矿器件离子迁移影响稳定性的问题，研究通过实验结合第一性原理计算，发现锡替代可通过锡空位引发结构畸变提升碘离子迁移能垒，抑制离子迁移，为钙钛矿光电器件稳定性提升提供新方向。
2023-05-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Gate-induced insulator to band-like transport transition in organolead halide perovskite
了解有机铅卤化物钙钛矿中的本征电荷输运对于开发高效光电子器件和其他光电子器件至关重要。尽管有机铅卤化物钙钛矿在光伏和光电应用中的快速发展，但这些材料中的本征载流子传输仍然难以捉摸，部分原因是制造电气器件和获得良好电接触的困难。在这里，我们报告的有机铅卤化物钙钛矿微板与单层石墨烯作为低势垒电接触的制造。一个系统的电荷输运研究揭示了绝缘体带状运输转变。我们的研究表明，从绝缘体到类能带的输运转变依赖于有机铅卤化物钙钛矿微片的正交到四方相变温度和缺陷密度。我们的研究结果不仅对电荷传输行为的基本理解很重要，而且还为基于有机铅卤化物钙钛矿的光电子学和光电应用提供了有价值的实际意义。
2016-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Stability Engineering of Halide Perovskite via Machine Learning
钙钛矿稳定性是当前钙钛矿太阳能电池研究和应用的核心重点和难点。然而，在过去的一个世纪里，钙钛矿的可成形性和稳定性仍然依赖于基于人类知识的简化因子，例如常用的公差因子t。将机器学习与第一性原理密度泛函计算相结合，提出了一种先计算与热力学稳定性密切相关的354种卤化物钙钛矿的分解能，建立分解能与组分离子半径之间的机器学习关系，并研究了14，190种卤化物双钙钛矿的稳定性. ML预测结果使我们能够重新发现一系列稳定的稀土金属卤化物钙钛矿（多达1000种），表明该模型的推广，并进一步为提高混合钙钛矿的稳定性提供元素和浓度建议。
2018-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and optical properties of halide double perovskites from a Wannier-localized optimally-tuned screened range-separated hybrid functional
本文将WOT-SRSH泛函应用于五种卤化物双钙钛矿，证明其能准确预测基本带隙、光学带隙和吸收谱，为光电性质计算提供了可行方法。
2024-08-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Lead-Free Europium Halide Perovskite Nanoplatelets
Stanford University（斯坦福大学）
针对铅基钙钛矿的毒性问题，本研究合成了化学式为$\mathrm{L_{2}EuX_{4}}$的二维无铅铕卤化物钙钛矿纳米片，表征确认其结构与发光性能，为特定波段光电器件提供无铅新方案。
2025-11-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Intersubband Transitions in Lead Halide Perovskite-Based Quantum Wells for Mid-Infrared Detectors
由于其优异的光学和电学性能以及通用的生长和制造工艺，铅卤钙钛矿被广泛认为是绿色能源和光电相关应用的有前途的候选材料。在这里，我们研究其潜在的应用在红外波长的模拟卤化铅钙钛矿为基础的量子阱系统的子带间跃迁。通过求解一维薛定谔方程，计算了单阱和双阱结构的能级、波函数和子带间跃迁能.通过调整量子阱和势垒的厚度，我们能够调整子带间跃迁能量，以覆盖广泛的红外波长范围。我们还发现，铅卤化物钙钛矿基量子阱具有高的吸收系数，这是有益的，其潜在的应用在红外光电探测器。基于钙钛矿的量子阱系统的广泛可调谐的跃迁能量和高吸收系数，结合其独特的材料和电学性质，可以实现用于开发红外光电探测器的替代材料系统。
2023-02-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Crystal structure prediction of (quasi-)two-dimensional lead halide perovskites
针对二维卤化铅钙钛矿薄膜结构实验测定困难的问题，提出一种晶体结构预测算法，利用自动生成的经典势快速获取结构以支持第一性原理研究和高通量虚拟筛选。
2023-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Ethylenediamine Addition Improves Performance and Suppresses Phase Instabilities in Mixed-Halide Perovskites
我们表明，添加乙二胺（EDA）的钙钛矿前体溶液提高了光伏器件的性能和材料稳定性的高溴含量，甲基铵，甲脒铯铅卤化物钙钛矿FA 1-xCsxPb（I1-yBry）3，这是目前感兴趣的硅上钙钛矿叠层太阳能电池。使用光谱学和高光谱显微镜，我们表明，添加剂提高了薄膜的均匀性，并抑制了在高溴钙钛矿配方中普遍存在的相不稳定性，产生的薄膜在环境条件下保持稳定超过100天。通过添加1 mol% EDA，我们展示了1.69 eV间隙的钙钛矿单结p-i-n器件，VOC为1.22 V，最大功率点跟踪功率转换效率为18.8%，与最佳报道的无甲基铵钙钛矿相当。使用核磁共振（NMR）光谱和X-射线衍射技术，我们表明，EDA与FA+在溶液中，快速和定量形成咪唑啉阳离子。正是在结晶过程中咪唑啉的存在推动了钙钛矿薄膜性能的改善。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Impact of Metal ns2 Lone Pair on Luminescence Efficiency in Low-Dimensional Halide Perovskites
基于第一性原理计算，我们发现化学活性金属ns 2孤对电子在低维卤化物钙钛矿中激子弛豫和解离中起着重要作用。我们研究了几个最近发现的发光的全无机和混合有机-无机零维（0 D）锡和铅卤化物的激发态性质。结果表明，尽管Sn和Pb卤化物钙钛矿的基态电子结构相似，但Sn 2+的化学活性越高，其激发态结构畸变越大，斯托克斯位移越大.增强的斯托克斯位移阻碍了激发能传输，这减少了缺陷的能量损失并增加了光致发光量子效率（PLQE）。ns 2金属阳离子在0 D卤化物钙钛矿中的存在也促进激子解离成电子和空穴极化子，特别是在全无机化合物中，其中金属-卤化物簇之间的耦合是显著的。
2019-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Halide diffusion in mixed-halide perovskites and heterojunctions
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
研究通过分子动力学模拟揭示了卤化物缺陷迁移对钙钛矿离子输运及相分离动力学的影响，发现混合卤化物中空位和间隙离子扩散增强，且异质结界面结构调控扩散行为。
2026-04-24 cond-mat.mtrl-sci
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
From latent ferroelectricity to hyperferroelectricity in alkali lead halide perovskites
使用第一性原理计算，我们表明，几个碱金属铅卤化物潜在地提出集体铁电极化。这应该至少发生在纳米级;它可以被宏观检测到，只要它不被立方钙钛矿相的稳定温度范围内的晶格振动所掩盖。对于钾铅卤化物和碱金属铅氟化物，显着的，铁电行为变成超铁电，这表明一个更强大的铁电极化，尽管去极化电位引起的表面或界面上的电荷积累。
2020-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal screening dictates the radiative lifetimes of excitations in lead halide perovskites
我们使用路径积分分子动力学模拟和理论来阐明载流子之间的相互作用，作为介导的卤化铅钙钛矿晶格。我们发现，电荷晶格耦合的MAPbI $_3$的结果在电子和空穴之间的排斥相互作用在中间距离。有效的相互作用是使用高斯场论，从而底层软，极性晶格有助于准粒子之间的非局部屏蔽。这种非局域屏蔽模型的路径积分计算被用来合理化的小激子结合能和低辐射复合率实验观察到，并与传统的Wannier-Mott和Fröhlich模型，未能做到这一点。这些结果阐明了卤化铅钙钛矿中高功率转换效率的起源。出现排斥电子空穴相互作用提供了优化软，极性半导体的设计原则。
2022-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Dynamic Shortening of Disorder Potentials in Anharmonic Halide Perovskites
卤化物钙钛矿是表现出尖锐的光学吸收边缘和小的Urbach能量的半导体，允许在薄膜光伏器件中有效地收集太阳光。然而，卤化物钙钛矿还表现出大的核非谐效应和无序，这对于高效光电材料是不寻常的，并且鉴于指示少量无序的小Urbach能量而难以合理化。为了解决这一重要问题，本文采用分子动力学和密度泛函理论研究了不同类型卤化物钙钛矿中由核动力学引起的电子态无序势.我们发现，由于钙钛矿中的核运动，无序势被动态缩短，使得它是短程相关的，这被示出为导致有利的带边能量分布。这种动态机制允许尖锐的光学吸收边缘和小的Urbach能量，这是任何太阳能吸收材料的高度期望的特性。
2019-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Carrier thermalization and zero-point bandgap renormalization in halide perovskites from the Urbach tails of the emission spectrum
通过对卤化物钙钛矿的发射光谱的分析，我们发展了研究温度相关的局域化、热化以及声子散射对激子的影响的技术。激子Urbach边缘，当推断从低能量尾巴的温度相关的发光光谱，被证明是敏感的电子分布和热化。设计了一种方法来观察Urbach焦点的卤化物钙钛矿激子间隙的温度依赖性是反常的。的零点带隙重整化的值被推断为约33毫电子伏。带隙重整化的这个小值排除了小极化子的形成，并表明电子-声子耦合较弱。实验是在原型卤化物钙钛矿CsPbBr $_3$的纳米片上进行的。
2022-10-10 cond-mat.mtrl-sci
