Transversal Halide Motion Intensifies Band-To-Band Transitions in Halide Perovskites
尽管它们令人困惑的振动特性，包括强烈的非谐性和热无序的签名已经在室温附近，卤化物钙钛矿表现出良好的光电性能的应用在光电子学和超越。然而，这些振动特性对它们的光电特性是有利的还是有害的，仍然是一个重要的悬而未决的问题。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理分子动力学方法研究了立方结构CsPbBr $_3$的有限温度光电性质。结果表明，与卤化物钙钛矿相关联的动态灵活性，使所谓的横向性，这表现为大的卤化物位移垂直于Pb-Br-Pb键合轴的偏好。我们发现，横向是并发的振动非谐性，并导致一个快速上升的联合态密度，这是有利的photoprophics，因为这意味着尖锐的光学吸收剖面。这些研究结果与PbTe的情况形成对比，PbTe是一种与CsPbBr $_3$共享几个关键特性但不能表现出任何横向性的材料，因此，发现其表现出更宽的带边分布。我们的结论是，卤化物钙钛矿的动态结构的灵活性和他们的不寻常的振动特性可能不仅仅是一个巧合，但在建立其良好的光电性能发挥了积极的作用。
2022-02-07 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles study of vibrational and non-collinear magnetic properties of the perovskite to post-perovskite pressure transition of NaMnF3
我们进行了第一性原理研究的结构，振动，电子和磁性的NaMnF 3下施加各向同性压力的性质。我们发现NaMnF 3在8 GPa下经历了从Pnma畸变钙钛矿结构向Cmcm后钙钛矿结构的重构相变。这通过Mn-F-Mn键的突然变化来证实，其中晶体从Pnma相中的角共享八面体变为Cmcm相中的边缘共享八面体。磁有序也从Pnma相中的G型反铁磁有序变为Cmcm相中的C型反铁磁有序。有趣的是，我们发现高自旋d轨道填充保持在相变，这在已知的磁性后钙钛矿结构中从未观察到。我们还发现了一个高度非共线磁有序的Cmcm后钙钛矿相，驱动一个大的铁磁倾斜的自旋。我们讨论了这些结果的有效性与在我们的研究中使用的GGA+U交换相关功能的U和J参数，并得出结论，大的自旋倾斜是一个有前途的性能后钙钛矿氟化物。
2014-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast Vibrational Control of Hybrid Perovskite Devices Reveals the Influence of the Organic Cation on Electronic Dynamics
本研究利用振动促进电子共振光谱技术，通过甲脒阳离子的分子内振动实现了FAPbBr3钙钛矿太阳能电池的超快振动控制，揭示了阳离子与无机亚晶格间的氢键耦合机制，该机制可抑制非辐射复合并降低光伏电压损失。
2024-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Lattice dynamics of quasi-2D perovskites from first-principles
该研究利用第一性原理结合范德华修正与谐波近似，系统计算四种准二维杂化钙钛矿的声子色散，揭示其继承性及独特的面内低能耦合振动。
2024-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational properties differ between halide and chalcogenide perovskite semiconductors, and it matters for optoelectronic performance
本研究对比硫族化物BZS与卤化物CPB两种钙钛矿半导体的振动与光电特性，发现二者非辐射复合速率、声子特性等差异显著，为理解两类钙钛矿性能差异及材料优化提供依据。
2024-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Directional Anisotropy of the Vibrational Modes in 2D Layered Perovskites
有机/无机层状钙钛矿中的振动模式对于其光电性质具有根本的重要性。这些材料的Ruddlesden-Popper相的分级结构允许相对于八面体平面中的伪立方晶格的主轴的振动模式的不同方向性。在这里，我们研究的基本声子模式在单一剥离Ruddlesden-Popper钙钛矿片的方向性与偏振拉曼光谱在超低频。在15-150 cm-1（2-15 meV）的范围内区分出丰富的拉曼带，其特征取决于有机阳离子种类、温度和入射光的线性偏振方向。通过控制激发激光的线偏振相对于八面体层的面内轴的角度，我们获得关于振动模式的对称性的详细信息。两种不同的有机部分，苯乙基铵（PEA）和丁基铵（BA）的选择允许辨别的连接分子的影响，证明强各向异性的振动（PEA）2 PbBr 4样品。温度依赖的拉曼光谱测量表明，在室温下观察到的宽声子带由一系列尖锐的模式，这种模式分裂强烈不同的不同的有机部分和振动带。
2020-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
First-principles prediction of oxygen octahedral rotations in perovskite-structure EuTiO3
我们提出了一个系统的第一性原理研究的钙钛矿结构的EuTiO 3的结构和振动特性。我们计算的声子谱的高对称性立方结构的原型显示出强大的M-和R-点不稳定性，表明倾向于降低结构变形组成的氧八面体的旋转和倾斜。随后对14种不同八面体倾斜模式的明确研究表明，I4/mcm、Ima和R \bar{3} c结构都具有八面体的反铁畸变旋转，其总能量显著低于原型Pm \bar{3} m结构。我们讨论了这些结构的动力学稳定性，和反铁畸变的结构扭曲的振动，光学和磁性的EuTiO 3的影响，在最近无法解释的实验观察的背景下。
2012-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Strongly Anharmonic Organic Cation Vibrations in Hybrid Lead Halide Perovskite CH3NH3PbI3 on Electronic Ground State
研究了室温下四方相的无机-有机混合卤化铅钙钛矿CH 3 NH3 PbI $在略低于带隙的中等光激发下的超快振动动力学。时间分辨光克尔效应信号表现出周期性调制，由于在4和8太赫兹的甲基铵分子的振动和扭曲，除了在1.2太赫兹的无机亚晶格变形。这些振荡被严重阻尼，并且它们的频率随着泵浦密度的增加而呈现蓝移，这与传统激光加热的预期相反。我们的从头算晶格动力学模拟揭示了强烈的非谐振动势的带中心光学声子模式，从而证实了非谐性是实验观察到的频率蓝移的起源。
2021-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the large phonon band-gap in SrTiO3 and the vibrational signatures of ferroelectricity in ATiO3 perovskite: First principles lattice dynamics and inelastic neutron scattering of PbTiO3, BaTiO3 and SrTiO3
我们报告的第一性原理密度泛函微扰理论计算和非弹性中子散射测量的声子态密度，色散关系和机电响应的PbTiO 3，BaTiO 3和SrTiO 3。量子顺电SrTiO_3的声子态密度与铁电PbTiO_3和BaTiO_3的声子态密度基本不同，具有70-90 meV的声子带隙。PbTiO 3的声子色散和机电响应表现出巨大的各向异性。共价键和铁电性的相互作用强烈地调制了机电响应，并在声子谱中产生了壮观的签名。计算的电荷密度已被用来研究这些钙钛矿的键合。铁电相和顺电相的独特键合特性产生了壮观的振动特征。虽然ATiO 3钙钛矿中的大声子带隙似乎是量子顺电体的特征，但声子谱的各向异性与铁电强度很好地相关。声子谱和铁电性之间的这些相关性，可以指导未来的努力，在定制设计更有效的压电应用。这些结果表明，振动光谱可以帮助设计新材料。
2008-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Vibrational Anharmonicity Assisted Phase Transitions in Perovskite Oxides under Terahertz Irradiation
本文通过太赫兹非共振光控方法，利用光学极化率评估吉布斯自由能变化，在室温下实现了钙钛矿氧化物PbTiO3和BaTiO3的铁电极化变化及铁电-顺电相变，并揭示了非谐声子的关键作用。
2023-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-Dependent Mechanical and Vibrational Response of Formamidinium Lead Halide Perovskites: A DFT Study
Computational Laboratory, Carbon Tech Industrial Group, CarbonTech, Iran（碳科技工业集团计算实验室）
本研究通过DFT计算揭示，甲脒铅卤化物钙钛矿的对称性降低对力学与振动性能的影响随卤化物种类变化，为高机械稳定性光电材料设计提供了微观依据。
2026-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational relaxation dynamics in layered perovskite quantum wells
有机-无机层状钙钛矿是具有堆叠在有机配体势垒之间的铅卤化物八面体层的二维量子阱。它们的介电限制和离子亚晶格的组合导致激子激发与大量的结合能，强烈耦合到周围的软，极性晶格。然而，由于软钙钛矿晶格的复杂动力学无序，层状钙钛矿中的配体环境可以显著改变其光学性质。在这里，我们观察到的动态无序通过声子退相寿命发起的超快光激发采用高分辨率共振脉冲受激拉曼光谱的各种配体取代。我们表明，在层状钙钛矿形成的柔性烷基胺作为有机屏障的振动弛豫是快速和相对独立的晶格温度。基于芳族胺的层状钙钛矿的弛豫较慢，但相对于纯无机溴化铅晶格仍然较快，其速率取决于温度。使用分子动力学模拟，我们解释了快速的弛豫速率通过量化与配体层的光学模式的大的非谐耦合和合理化的温度独立性，由于其无定形包装。这项工作提供了一个分子和时域描述新生的光激发的弛豫，并打开机会，了解他们如何耦合到复杂的层状钙钛矿晶格，阐明光电子器件的设计原则。
2021-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Optical Properties of Organometallic Perovskite: An ab initio Study using Relativistic GW Correction and Bethe-Salpeter Equation
在高效光电池的开发中，固体钙钛矿系统已经展示出前所未有的前景，其品质因数超过效率的19%。本文采用第一性原理计算研究了有机金属立方相钙钛矿化合物CH_3 NH_3 PbI_3的光学和振动性质。为了准确的理论描述，我们超越了传统的密度泛函理论（DFT），并计算光学电导率使用相对论准粒子（GW）校正。在解释这些多体效应的基础上，我们进一步求解了激子的Bethe-Salpeter方程（BSE），发现在带隙边缘附近的光电导增强。由于钙钛矿电池中心附近存在有机甲基铵阳离子，该系统对低能振动模式敏感。用小位移方法估计了CH_3NH_3PbI_3的声子模，并进一步计算了其红外吸收光谱.同时，我们对低能声子频率的计算与我们的太赫兹测量结果吻合得很好。因此，对于两个能量尺度（约2 eV和0-20 meV），我们的计算揭示了多体效应的重要性及其对立方有机金属钙钛矿系统中所需光学性质的贡献。
2015-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-Adapted Physical and Vibrational Properties of Ferroelectric Perovskite Oxides: Application to PbZrxTi1-xO3
Japan Synchrotron Radiation Research Institute（日本同步辐射研究所）；Institute of Infrastructure, Technology, Research And Management（基础设施、技术、研究与管理学院）
研究通过张量分析和群论，从晶体学点群对称性确定物理性质张量等，应用于PZT。发现相图中对称性降低影响相关张量分量及拉曼振动对称性分类，揭示转变本质，强调晶体对称性分析对解释铁电钙钛矿氧化物性质的重要性。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Lattice dynamics of KAgF3 perovskite, unique 1D antiferromagnet
使用GGA+U和HSE 06框架的理论DFT计算使振动模式分配和部分（原子）声子DOS确定KAgF 3钙钛矿，低维磁性氟银酸盐（II）。KAgF_3的光谱中有12个谱带归属于红外或拉曼活性模，与实验值有很好的相关性（R ~ 2>0.997）。低温拉曼光谱测量结果表明，在230 K下发生的自旋Peierls类相变是有序-无序相变，对材料的振动结构影响不大.
2020-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Probing the Disorder inside the Cubic Unit Cell of Halide Perovskites from First-Principles
卤化物钙钛矿的有限温度原子结构与其平均几何形状的强烈偏差可能对光电和其他器件相关性能产生深远影响。然而，对这些结构波动及其后果的详细机械理解仍然受到实验和理论挑战的限制，这些挑战涉及表征强非谐振动特性及其对其他特性的影响。我们克服了这些挑战中的一些振动之间发生的相互作用，在原型立方CsPbBr $_3$的原子的理论表征。基于第一性原理分子动力学计算的研究发现，相邻Cs-Br原子的运动是互锁的，这表现为最可能的Cs-Br距离明显短于从理想立方结构推断的距离。这种形式的动态Cs-Br耦合与发生在局部和动态无序能量景观的Br运动的非常浅的动态势阱相吻合。我们揭示了一个有趣的动力学耦合机制内的立方CsPbBr $_3$的名义单位晶胞的原子和量化的重要的局部结构波动的原子尺度上。
2022-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic disorder, phonon lifetimes, and the assignment of modes to the vibrational spectra of methylammonium lead halide perovskites
本文报道了80 ~ 370 K温度范围内甲基卤化铅铵单晶（MAPbX_3，X = I，Br，Cl）的拉曼和太赫兹吸收光谱。这些结果与密度泛函理论的声子计算结果吻合良好。1实验光谱和计算的振动模式的比较，使50和3500 cm-1之间的大部分振动特征的信心分配。甲基铵阳离子的重新取向，在正交到四方相变时在其空腔中解锁，在形成不同化合物的振动光谱中起着关键作用。计算表明，这些动力学效应分裂拉曼峰，并创建更多的结构比预测的独立的谐波模式。这就解释了实验光谱中存在额外的峰，这是早期研究中混淆的原因。我们讨论奇异的功能，特别是扭转振动的C-N轴，这是唯一的分子模式，强烈影响的晶格的大小。从光谱线宽的分析，我们发现，MAPbI 3显示出异常短的声子寿命，这可以与低的晶格热导率。我们表明，光学，而不是声学声子散射很可能在室温下在这些材料中占上风。
2016-06-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Large spin Hall effect in 5d-transition metal anti-perovskites
自旋霍尔效应（SHE）在自旋电子学应用中极具前景，并且具有大SHE的材料的设计可以实现超低功率存储器技术。最近，5d-过渡金属氧化物已被证明具有大的SHE。在这里，我们报告了大值的SHE在四个5d-过渡金属反钙钛矿，这使得这些反钙钛矿有前途的自旋电子材料。我们证明了这些效应起源于自旋轨道耦合引起的dx 2-y2和dxy轨道的混合。
2020-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Temperature and Pressure Dependent Vibrational Properties of Pristine and Doped Vacancy-Ordered Double Perovskite
National Centre for High Pressure Studies, Department of Physical Sciences, Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校物理科学系高压研究中心）；Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）；Department of Chemical Sciences, and Centre for Advanced Functional Materials, Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校化学科学系及先进功能材料中心）
本研究通过温度和压力依赖的拉曼光谱等方法，揭示了Sb掺杂对Cs₂TiCl₆双钙钛矿振动性质的调控作用，发现低温下出现异常拉曼模式M₁及非谐振常数变化，但其起源尚不明确。
2025-12-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symmetry-driven phonon confinement in 2D halide perovskites
Uppsala University（乌普萨拉大学）
研究通过二维卤化物钙钛矿中的对称性驱动声子限制，揭示了声子和激子的局部化机制，并建立了基于拉曼指纹的非破坏性厚度测量方法。
2025-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced Vibrations Drive Ultrafast Structural Distortion in Lead Halide Perovskite
有机-无机钙钛矿在光电子学领域的应用前景广阔。这类材料的成功取决于各种潜在微观现象之间的复杂相互作用。假设光激发后的有机阳离子和无机亚晶格的结构动力学对材料性质具有直接影响，从而影响整体器件性能。在这里，我们使用二维（2D）电子光谱来揭示脉冲激发振动模式的甲基铵（MA）碘化铅钙钛矿，驱动光激发后的结构畸变。对测量数据的振动分析使我们能够直接监测MA阳离子的振动运动的时间演化以及无机亚晶格的振动凝聚。小波分析所观察到的振动相干揭示了这两种类型的声子之间的相互作用。它揭示了在~300 fs内MA阳离子的自由振动运动的相干产生，这是由无机亚晶格的骨架运动的相干演化所补充的。我们采用含时密度泛函理论（TDDFT）研究了MA阳离子和无机亚晶格在光激发过程中的原子运动。的TDDFT计算支持我们的实验观测的相干产生的librational运动的MA阳离子和突出的重要性的MA阳离子和无机亚晶格之间的非谐相互作用。我们的计算预测转移的光致振动相干从MA阳离子的无机亚晶格，这驱动骨架运动，形成一个极化态，导致长寿命的载流子。这项工作可能会为下一代太阳能电池材料带来新的设计原理。
2020-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Evidence of Kinetic Energy Driven Antiferromagnetism in Double Perovskites : A First-principles Study
采用第一性原理密度泛函方法，结合在第一性原理Wannier函数基上构造的Fe-Mo哈密顿量的精确对角化，研究了La掺杂双钙钛矿化合物Sr $_2$ FeMoO $_6$的电子结构.我们的计算表明富La化合物的动能驱动的反铁磁相的稳定性，与以前的模型计算的基础上得到的结果一致。
2009-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Probing Femtosecond Lattice Displacement upon Photo-carrier generation in Lead Halide Perovskite
在金属卤化物钙钛矿中，由于其晶格的“软”波动性质，电子性质和晶格振动被认为是强烈相关的。因此，揭示超快光激发下的电子-声子耦合动力学对于理解半导体的光电行为是必要的。在这里，我们使用脉冲振动光谱来揭示甲基铵溴化铅钙钛矿的基态和激发态振动模式。在106 cm ~（-1）（13 meV）处观察到一个相干声子，它属于无机八面体，是电子激发态特有的，通过位移激发机制产生。这表明一个新的几何形状的形成，达到四分之一的声子周期T/4=80 fs后，完全平衡的声子寿命约1 ps内。我们的观察明确地证明，这种模式驱动载流子产生时发生的晶体畸变，这意味着极化效应的存在。
2017-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Antiferromagnetic metal phases in double perovskites having strong antisite defect concentrations
最近，在双钙钛矿材料如Sr $_{2}$ FeMoO $_{6}$（SFMO）中提出了当电子掺杂时的反铁磁金属相。这种材料已被发现改变从半金属铁磁体反铁磁金属（AFM）后，镧过掺杂。这样的AFM相的原始命题是干净的样品，但实验实现的La-过掺杂SFMO已被发现含有相当大一部分的反位缺陷。观察到交替的富Fe和Mo区域的相偏析。在本文中，我们提出了一种可能的情况下，这种类型的强反位浓度仍然可以导致反铁磁金属相，通过一种新的跳跃驱动机制。使用变分计算，我们发现，这种相分离的域区域的扩散也可以导致在稳定的A型AFM的G型AFM的基础上的动能的考虑。
2015-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Intermediate Bands in Zero-Dimensional Antimony Halide Perovskites
利用密度泛函理论研究了一种新发现的零维卤化锑钙钛矿的结构和电子结构性质。发现本文考虑的材料EtPySbBr $_\mathrm{6}$表现出非常有前途的电子结构性质：直接带隙接近太阳光谱的峰值，并且有效质量允许特别是电子的有效载流子传输。这些结果是合理的电子结构的分析，这揭示了由于Sb的s-状态的轨道杂化效应的中间带的形成。该研究表明，中间带的形成可以导致零维钙钛矿的非常有利的电子结构特性，并讨论了通过有针对性的离子取代和中间带的出现来制造具有有前途的光电性能的无铅HaPs的可能性。这些见解对于理解和进一步提高锑和其他有前途的无铅化合物的能力非常重要。
2018-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Real-Time Observation of Exciton-Phonon Coupling Dynamics in Self-Assembled Hybrid Perovskite Quantum Wells
自组装混合钙钛矿量子阱因其可调发射特性、易于制造和器件集成而引起人们的关注。然而，这些材料中激子的动力学，特别是它们如何耦合到声子仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们研究了两种广泛使用的材料，即丁基铵碘化铅$(CH_3(CH_2)3NH_3)2PbI_4$和己基铵碘化铅$(CH_3(CH_2)5NH_3)2PbI_4$，这两种材料在室温下都表现出广泛的光致发光尾巴。我们进行了飞秒振动光谱，以获得激子-声子相互作用的实时图像，并直接识别耦合到激子的振动模式。我们表明，有机阳离子的选择控制激子耦合到哪些振动模式。在丁基碘化铅铵中，激子主要耦合到100 cm-1的声子模式，而在己基碘化铅铵中，激子与频率为88 cm-1和137 cm-1的声子相互作用。利用测定的光学声子能量，我们分析了PL展宽机制。在低温下（<100 K），加宽是由于声学声子散射，而在高温下，LO声子-激子耦合是主要机制。我们的研究结果有助于解释在混合钙钛矿量子阱中观察到的广泛的光致发光线形，并为这些材料中激子-声子耦合的机制提供见解。
2017-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Insight into perovskite antiferroelectric phases: Landau theory and phase field study
理解钙钛矿反铁电体（AFE）中公度和非公度调制的出现对于材料设计和工程具有重要意义。AFE畴界的介电和弹性性质缺乏研究。在这项工作中，提出了一种新的朗道理论来理解AFE公度和非公度相的转变，通过考虑氧八面体倾斜模式和极性模式之间的耦合。推导出的调制周期与温度的关系与实验结果吻合较好。使用相场的研究，我们表明，在AFE域边界的极化被抑制，在AFE无公度相的剩余极化和局部弹性应力场。
2020-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of polar and antipolar phases in ferroelectric halide perovskite CsGeBr$_3$
本文采用基于第一性原理的计算方法研究 CsGeBr$_3$ 的有限温度相行为，揭示居里温度以上的动态反极性相及极性–反极性畴，并解释异常极化场与实验现象。
2023-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Orientational disorder and molecular correlations in hybrid organic-inorganic perovskites: From fundamental insights to technological applications
该研究借助分子动力学模拟与熵计算，揭示MAPI相变中刚性旋转、分子关联及角-振耦合对熵增和极性纳米畴形成的作用。
2024-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Short-range antiferromagnetic interaction and spin-phonon coupling in La2CoMnO6 double perovskite
通过拉曼光谱监测自旋-声子耦合，研究了铁磁（FM）部分有序La 2CoMnO 6（LCMO）中的弱反铁磁（AF）相互作用.由于拉曼光谱对探测短程无序和晶格变化的敏感性，拉曼光谱被证明是一个有用的工具，以指示在LCMO化合物中不太明显的磁性转变。除了预期的自旋-声子耦合由于长程FM超交换（Tc~230 K），声子参数指出了一个额外的自旋-声子耦合有关的短程AF相互作用在Tc~135 K，这是没有检测到的磁体响应。这些结果加强了拉曼光谱作为一种强大的技术来检测反位无序到A2 B 'B“O 6磁性双钙钛矿，其磁性能是由超交换相互作用驱动。
2022-05-13 cond-mat.mtrl-sci
From anti-perovskite to double anti-perovskite: lattice chemistry basis for super-fast transportation of Li+ ions in cubic solid lithium halogen-chalcogenides
使用材料基因组方法的基础上的密度泛函理论，我们制定了一类新的无机电解质的快速扩散的Li+离子，通过微调的晶格化学的反钙钛矿结构。已经进行了系统的建模，以通过在硫属元素晶格位置（A）上合金化和卤素位置（X）的交替占据来阐述基于Li3AX的立方反钙钛矿中的结构稳定性和离子传输特性。除了通过适当指定晶格占有率来确定减少反钙钛矿相中Li+离子扩散势垒的有效方法外，目前的理论研究还发现并合成了具有双反钙钛矿结构的新相Li6OSI2（或Li3O0.5S0.5I）。这种新化合物对Li+扩散具有相当低的激活势垒，同时具有宽的能带隙以阻碍电子的传导。
2017-07-18 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Structural and ferroelectric properties of perovskite Pb(1-x)(K0.5Sm0.5)xTiO3 ceramics
在钙钛矿型钛酸盐中，PbTiO 3具有最高的四方畸变（c/a=1.064）和最高的自发极化。但是，它是危险的，因此需要通过替代或减少Pb含量来减少Pb含量以用于应用中。采用溶胶-凝胶法合成了Pb（1-x）（K0.5Sm0.5）xTiO 3（0 &x&0.5）钙钛矿粉体，其中Pb 2+被K+10.5Sm+30.5（等效电荷和可比离子半径）取代，为研究结构和电学性能的变化提供了一个很好的替代模型。振动性能和介电性能的修改与替代。极性四方相到近非极性立方相的相变随着取代的降低而降低到较低的温度，这是由于取代降低了晶格应变。铁电性甚至在x=0.5时也保持不变，这使得该材料具有近立方相，并在技术上具有重要意义。
2017-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic electron-phonon coupling in ultrasoft and locally disordered perovskites
针对钙钛矿中非谐性与局域无序的电子-声子耦合缺乏第一性原理解释的问题，研究基于特殊位移法开发统一处理方法，揭示多晶型对卤化物钙钛矿振动动力学与带隙的影响，明确多种带隙修正的必要性，为相关技术应用问题提供关键思路。
2023-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelastic Domain Induced Electronic Modulation in Halide Perovskites
本研究通过阴极发光和显微拉曼光谱揭示CsPbBr3单晶铁弹畴壁处电子-声子耦合促进电荷分离，从而提升光电性能。
2025-04-24 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Overdamped Phonons on the Fundamental Band Gap of Perovskites
本文通过增强随机蒙特卡罗方法研究过阻尼声子对钙钛矿带隙的影响，发现过阻尼声子引起电子能级缓慢动态涨落，为理论计算中捕捉非谐效应提供指导。
2024-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Perspective: Dielectric and Ferroic Properties of Halide Perovskite Solar Cells
卤化物钙钛矿半导体对电场的响应方式随时间和长度尺度而变化。我们讨论的微观过程，引起这些材料的宏观极化，范围从光学和振动响应的离子和电子的运输。介电常数的强频率依赖性可以通过将静态介电常数分离成其组成部分来理解，包括由于旋转偶极子引起的取向极化，其将理论与实验观察联系起来。铁电性的有争议的问题得到解决，我们强调最近的进展，在材料和域表征，但强调与隔离自发晶格极化从其他过程，如带电缺陷的形成和运输的挑战。我们的结论是CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$表现出铁弹性驻极体的许多特征，其中自发晶格应变耦合到长寿命的亚稳态极化状态。
2018-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Impact of octahedral rotations on Ruddlesden-Popper phases of antiferrodistortive perovskites
这项工作提出了最详细和最广泛的理论研究反铁畸变（AFD）钙钛矿中Ruddlesden-Popper（RP）相的结构配置，并制定了一个研究计划，可以追求任何AFD钙钛矿系统的RP相。本文系统地研究了氧八面体转动对AFD钙钛矿（A_n+1 B_nO_3 n +1）（n = 1）RP相能量的影响。30，提供了n ->无穷大的渐近结果，给出了堆垛层错之间相互作用的形式和这种堆垛层错孤立的行为。我们发现一个反距离断层之间的相互作用的强度变化多达两个因素取决于配置的八面体。我们发现，这种效应的强度可以足以（a）相对于解离成本体钙钛矿和本体A-氧化物稳定RP相或使RP相不稳定，以及（b）足以影响RP相的能量尺度以约束邻近堆垛层错的八面体的旋转状态，甚至在本体区域中的八面体自由振动的温度下。最后，我们提出的证据表明，八面体旋转的重要性可以理解的RP堆垛层错的相对两侧的氧离子之间的距离的变化。
2009-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous Octahedral Tilting in the Cubic Inorganic Caesium Halide Perovskites CsSnX$_3$ and CsPbX$_3$ (X = F, Cl, Br, I)
许多钙钛矿结构材料的局部晶体结构偏离平均空间群对称性。我们证明，从晶格动力学计算的基础上量子化学力常数，所有的铯铅和铯锡卤化物钙钛矿表现出振动不稳定性与八面体倾斜在其高温立方相。非谐双阱势被发现在所有的化合物的势垒范围从108至512毫电子伏的带边界声子模式。井深与容差因子和组合物的化学性质相关，但与虚谐波声子频率不成比例。我们提供了定量的热力学驱动力的见解，并区分动态和静态无序的基础上的势能景观。一个积极的带隙变形（光谱蓝移）伴随着结构的扭曲，与理解这些材料的性能在应用领域，包括太阳能电池和发光二极管的影响。
2017-09-14 cond-mat.mtrl-sci
The effect of antisite disorder on magnetic and exchange bias properties of Gd-substituted Y$_2$CoMnO$_6$ double perovskite
结合实验研究和第一性原理DFT计算，我们报告的Gd取代Y $_2$ CoMnO $_6$双钙钛矿，这是强烈的影响，由反位无序驱动的自旋配置的物理和磁性。在Gd掺杂时，Co和Mn离子以混合价态（Co $^{3+}$、Co $^{2+}$、Mn $^{3+}$和Mn $^{4+}$）存在。已经观察到多个磁性转变：i）顺磁到铁磁转变被发现发生在\textit{T} $_C$ =95.5 K，ii）反铁磁转变在\textit{T} $_N$ =47 K是由$3d-4f$极化和反位无序存在于样品中驱动，iii）磁化强度低于\textit{T} $\leq$ 20 K的变化，主要源自Gd排序，如从我们的DFT计算所揭示的。AC磁化率测量证实了在这种材料中没有任何自旋玻璃或团簇玻璃相。发现在47 K以下由于反位无序产生的FM和AFM团簇的界面而发生显著的交换偏置效应（\textit{H} $_{EB}$ =1.07 kOe）。
2022-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Picosecond lifetimes of hydrogen bonds in the halide perovskite CH$_3$NH$_3$PbBr$_3$
本文通过机器学习力场分子动力学模拟，研究了CH$_3$NH$_3$PbBr$_3$中氢键在70 K至350 K范围内的动力学，发现氢键寿命随温度升高从7.6 ps降至0.16 ps并呈阿伦尼乌斯行为，同时揭示了氢键对振动态和物理性质的重要影响。
2024-07-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Compound Defects in Halide Perovskites: A First-Principles Study of CsPbI$_3$
晶格缺陷影响卤化物钙钛矿太阳能电池的长期稳定性。而简单的点缺陷，即，原子空位和空位，已经被非常详细地研究，在这里，我们集中于在晶体生长条件下更可能形成的化合物缺陷，例如化合物空位或空位和反位。通过第一性原理密度泛函理论（DFT）计算，我们确定了原型无机钙钛矿CsPbI $_3$中最突出的缺陷。我们发现，在室温下的平衡条件下，反位的Pb取代Cs形式的浓度相比，最突出的点缺陷，而其他化合物的缺陷是可以忽略不计的。然而，在非平衡热和操作条件下，其他复合物也变得与点缺陷一样重要。这些是Cs取代的Pb反位，以及在较小程度上，PbI $_2$或CsPbI $_3$单元的化合物空位，以及I取代的Cs反位。这些复合缺陷只导致浅的或非活性的载流子陷阱，这证明了卤化物钙钛矿的电子稳定性。在准费米能级非常接近价带的工作条件下，可以形成更深的陷阱。
2022-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Small Phonon Energies on the Charge-Carrier Lifetimes in Metal-Halide Perovskites
基于金属卤化物钙钛矿吸收层的太阳能电池已经产生了具有长非辐射寿命的出色光伏器件，这是实现高效率的关键特征。如果电子-空穴对的能量到振动能量的转移是缓慢的，则发生长的非辐射寿命，这是由于例如，低密度的缺陷、弱的电子-声子耦合或单个跃迁所需的大量声子的释放。在这里，我们讨论了金属卤化物钙钛矿的已知材料特性（如折射率，声子能量和有效质量）的影响，并将其与极性半导体中的电子-声子耦合和多声子跃迁率的基本模型相结合。我们发现，低声子能量的MAPbI $_3$导致一个强烈的依赖于陷阱位置的复合率，这可以很容易地推断出从底层的物理效应确定非辐射跃迁。在这里，我们表明，这是重要的非辐射复合动力学的金属卤化物钙钛矿，因为它意味着这些系统是相当不敏感的缺陷，不是在midgap能量。这可以导致长寿命，这表明低声子能量可能是具有金属卤化物钙钛矿的光电子器件的高性能的重要因素。
2018-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational free energy and phase stability of paramagnetic and antiferromagnetic CrN from ab-initio molecular dynamics
我们提出了一个理论的第一性原理方法来计算在其高温顺磁相的磁性系统的自由能，包括振动，电子和磁性的贡献。计算自由能的方法是基于从头计算分子动力学，并结合了无序磁性的处理，使用无序局部矩分子动力学（DLM-MD）与温度相关的有效势（TDEP）方法，以获得振动的自由能的贡献。我们通过获得氮化铬的顺磁立方相和反铁磁正交相的非谐自由能来说明该方法的适用性。通过构造温度-压力相图，论证了晶格动力学对两相转变的影响。
2014-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Large positive magnetocaloric effect in a perovskite manganite
我们研究了钙钛矿锰氧化物Pr0.46Sr0.54MnO3的磁热力学性质。我们的数据表明，在TN = 210 K时，顺磁到反铁磁的转变是一级的，在零磁场下体积突然减小约0.14%，并伴随着比热的急剧异常。当施加足够大的磁场时，反铁磁相转变为铁磁相，样品体积急剧增加。这种场诱导的转变导致在一个大的正磁热效应低于TN（Sm = 10.4 Jkg-1 K-1，在H = 5.5 T），这是与反铁磁态的稳定性随着温度的降低而增加。
2003-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Lattice-distortion couplings in antiferroelectric perovskite $\rm AgNbO_3$ and comparison with $\rm PbZrO_3$
本研究结合结构对称性分析与第一性原理计算，揭示反铁电钙钛矿$\rm AgNbO_3$中$Pbcm$相的稳定源于氧八面体旋转与阳离子反极性运动的非简谐耦合，并对比其与$\rm PbZrO_3$稳定机制的异同。
2024-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Instability of the Hybrid Halide Perovskite Semiconductor CH3NH3PbI3
有机-无机混合钙钛矿CH 3 NH3 PbI 3因其将太阳光转换为电能的高性能而引起了人们的极大兴趣，其效率超过20%。不幸的是，化学稳定性是CH 3 NH3 PbI 3太阳能电池开发中的一个主要挑战。通常认为环境中的水分或氧气导致混合卤化物钙钛矿的稳定性差，然而，在这里，我们从第一性原理计算表明，室温下CH 3 NH3 PbI 3的四元相相对于相分离成CH 3 NH3 I + PbI 2是化学不稳定的，即，该分解是放热的，与大气中的湿度或氧气无关。当结构被扭曲到低温正交相时，分离的能量成本增加，但保持很小。考虑了室温下振动熵和构型熵的贡献，但CH_3NH_3PbI_3的不稳定性没有改变。当I被Br或Cl取代，Pb被Sn取代，或有机阳离子CH 3 NH 3被无机Cs取代时，钙钛矿变得更稳定，并且不会自发地相分离。我们的研究强调，差的化学稳定性是固有的CH 3 NH3 PbI 3，并建议元素取代可以解决混合卤化物钙钛矿太阳能电池的化学稳定性问题。
2015-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Raman scattering of perovskite DyScO3 and GdScO3 single crystals
我们报告的调查DyScO 3和GdScO 3单晶的拉曼散射在各种散射配置和在各种波长。拉曼光谱是定义明确的和报告的光谱签名连同模式分配设置的基础上使用拉曼散射的调查RE-scandates。DyScO 3的拉曼模式的观察到的位置是最合理的协议与最近的理论从头计算预测的振动光谱相同的材料的频带。进一步的声子签名，发光信号观察到两个钪酸盐。虽然DyScO 3的发光很弱，但当使用488或514 nm激发线时，GdScO 3的发光非常强烈，这反过来又抑制了声子谱的全面分析。我们表明，一个有意义的声子拉曼光谱分析GdScO 3样品可以通过使用633 nm的激发。
2009-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Topological Crystalline Insulators and Dirac Octets in Anti-perovskites
我们预测了一类新的拓扑晶体绝缘体（TCI）的反钙钛矿材料的家庭与化学式A $_3$ BX。这里的非平凡拓扑结构产生于两个$J=3/2$四重态之间的带反转，这是由“狄拉克八重态”的广义狄拉克方程描述的。我们的工作表明，反钙钛矿是一个很有前途的新场所，探索能带拓扑结构，晶体对称性和电子相关性之间的合作相互作用。
2014-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Transversal spin freezing and re-entrant spin glass phase in chemically disordered Fe-contained double perovskite multiferroics
提出了PbFe $_{1/2}$ Nb $_{1/2}$ O $_3$等复杂含铁双钙钛矿多铁性化合物磁性异常的实验验证和理论解释。理论部分是基于我们的长程磁有序和自旋玻璃共存的模型。在我们的模型中，交换相互作用是各向异性的，耦合反铁磁$z$自旋分量的Fe $^{3+}$离子。同时，$xy$组分之间通过弱得多的铁磁符号交换相互作用耦合。在具有空间无序的系统中（相应晶格点的一半被无自旋Nb $^{5+}$离子占据），这种令人沮丧的相互作用导致反铁磁有序由自旋的$z$投影形成，而它们的$xy$组分有助于自旋玻璃行为。我们的理论研究结果得到了实验证据的支持，反铁磁和自旋玻璃相共存的化学无序的含铁双钙钛矿多铁性。
2015-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Ferrimagnetism and spontaneous ordering of transition-metals in La2CrFeO6 double-perovskite films
我们报告的B位过渡金属的原子有序性和磁性的外延La 2CrFeO 6双钙钛矿薄膜的脉冲激光沉积在不同的条件下生长。最高有序度的样品在5 K时的反位无序分数仅为0.05，饱和磁化强度约为2μ B/分子量单位。结果与局域自旋矩的反铁磁序（3d^{3}_{ \downarrow }3d^{5}_{ \uparrow }; S = -3/2+5/2 = 1）一致.因此，磁性基态的La 2CrFeO 6双钙钛矿，一直是争论已久的明确显示亚铁磁性。我们的研究结果提供了一个广泛的机会，探索新的磁性的二元过渡金属钙钛矿后，有序相的外延稳定。
2011-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of the Ammonium Bending Vibrations in Two-Dimensional Hybrid Lead-Halide Perovskites from Raman Spectroscopy and First-Principles Calculations
二维有机-无机杂化钙钛矿（2D HOIPs）的易合成性和电子性质使得这些自组装体系成为一类重要的能源材料。这些材料的基本构建块包括通常由卤化铅八面体和具有铵官能团的有机分子组成的无机晶格框架。了解无机层和有机层之间的耦合是解开2D HOIP的电子性质与其结构之间关系的关键。在这项工作中，我们利用拉曼光谱测量和第一性原理计算来表征四个2D HOIP中的拉曼活性模式：己基铵碘化铅[（HA）$_2$ PbI $_4$，HA = C $_6$ H $_{13}$ NH $_3^+$ ]，己基铵溴化铅[（HA）$_2$ PbBr $_4$ ]，丁基铵碘化铅[（BA）$_2$ PbI $_4$，BA = C $_4$ H $_9$ NH $_3^+$ ]和苄基铵碘化铅[（BNA）$_2$ PbI $_4$，BNA = C $_6$ H $_5$ CH $_2$ NH $_3^+$ ]。我们专注于1400-1600 cm $^{-1}$范围内的分子成分的拉曼强度是最强的，并分配在实验中观察到的主要峰作为铵弯曲振动。我们采用密度泛函微扰理论的基础上的局域密度近似和冻结声子的方法的基础上的vdw-DF-cx功能找到定量的实验和计算的拉曼光谱之间的协议。此外，通过比较孤立的分子阳离子与附近的铅卤化物集群的振动光谱，我们显示了无机晶格框架调制的有机阳离子的振动特性。我们的结论是，拉曼活性的铵弯曲模式的性…
2020-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale Models For Perovskite Optimisation
本文提出一种多尺度方法，结合第一性原理与漂移-扩散模型，评估MAPbI3钙钛矿性能，旨在优化材料设计以提升电池效率与稳定性。
2025-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Phonon coherences reveal the polaronic character of excitons in two-dimensional lead-halide perovskites
由于晶体的离子特性和分子部分与无机网络之间的非共价键产生的柔软性，混合有机-无机半导体具有复杂的晶格动力学特征。在这里，我们建立了这样的动态结构的复杂性，在一个原型的二维碘化铅钙钛矿引起共存的各种激子共振，每个具有不同程度的极化特征。通过高分辨率共振脉冲受激拉曼光谱，我们识别了不同激子和光生载流子沿着不同构型坐标演化的振动波包动力学。采用密度泛函理论计算，我们分配到各种低频（$\lesssim 50$ \，cm $^{-1}$）光学声子参与铅碘化层中的运动所观察到的相干振动模式。因此，我们得出结论，不同的激子诱导特定的晶格重组，这是极化子结合的签名。这种对涉及全局中性初级光激发的能量/构型景观的见解可能与更广泛的新兴混合半导体材料有关。
2019-06-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
