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
Layer shift factor in layered hybrid perovskites -- univocal quantitative descriptor of composition-structure-property relationships
科学界对层状混合卤化物钙钛矿（LHHP）作为创新光伏和光电应用材料的兴趣不断上升，导致这一系列化合物的空前扩展，现在达到数百种精细结构。尽管LHHPs具有独特的结构多样性，但传统的结构描述方法，如将大多数结构分为Dion-Jacobson（DJ）或Ruddlesden-Popper（RP）相，是模糊和不可量化的。在这里，我们引入了一个定量层移因子（LSF）的一个明确的分类和定量比较的结构。我们还开发了一种算法，自动计算的LSF的这种结构。我们展示了应用所提出的方法分析LSF和带隙之间的相关性，以揭示“结构-性能”的关系。我们的研究提供了一个简单而有用的方法来分类层状类钙钛矿结构或其他层状化合物组成的层顶点连接的八面体作为一个结构单元。
2021-01-28 cond-mat.mtrl-sci
First-principles anharmonic vibrational study of the structure of calcium silicate perovskite under lower mantle conditions
硅酸钙钙钛矿（CaSiO $_3$）是下地幔的主要矿物成分之一，但与更丰富的镁基材料相比，一直是相对较少工作的主题。与CaSiO $_3$相关的主要问题之一仍然是研究的主题，是它在下地幔条件下的晶体结构-通常接受立方Pm $\bar{3}$ m结构，但有些人认为较低对称性的结构可能是相关的。本文采用完全第一性原理振动自洽场方法对下地幔底部附近地热线上不同点的几个候选结构进行了高精度非谐振动计算，以研究立方结构和相关畸变结构的稳定性。我们的结果表明，立方体结构是最稳定的整个下地幔，这一结果是强大的对热膨胀的影响。
2019-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Nonmonotonic photostability of BA2MAn-1PbnI3n+1 homologous layered perovskites
层状卤化铅A '2An-1 PbnI 3 n +1钙钛矿（2D LHP）作为相对于APbI 3母相（新一代太阳能电池的有前途的材料）更稳定的替代物而引起相当大的关注。然而，对2D钙钛矿同系列的光稳定性的关键分析仍然缺乏。在这项工作中，我们进行了比较研究的BA 2 MAn-1 PbnI 3 n +1（BA -丁基铵，MA -甲基铵）2D LHPs与不同层数n = 1-3，被认为是研究案例系统，和MAPbI 3，作为参考。我们讨论了具有普遍有效性的稳定性试验方案，比较了非极性溶剂中含碘产品的光度测定、X射线衍射和光致发光光谱。在惰性气氛中得到的光稳定性趋势表明降解速率对钙钛矿层厚度n的非单调依赖性，在n > 3处具有“稳定岛”，这是由2D钙钛矿家族中的电子结构和化学组成的抗蚀剂因素的组合引起的。我们还确定了一个临界氧浓度在周围环境中的影响机制，并大大提高了层状钙钛矿光降解率。
2021-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thickness-dependent optical properties of layered hybrid organic-inorganic halide perovskites: A tight-binding GW-BSE study
我们提出了一个多体计算的能带结构和光谱的层状混合有机-无机卤化物钙钛矿在Ruddlesden-Popper相与通式A $^{'}_{2}$ A $_{n-1}$ M $_{n}$ X $_{3n+1}$，特别是碘化铅家庭。我们计算的平均场的带结构与自旋轨道耦合，准粒子的GW近似内的修正，和光谱使用的Bethe-Salpeter方程。该模型是参数化的第一性原理计算和经典的静电屏蔽，使大的单位细胞和相应的厚度依赖性的性能的准确，但具有成本效益的研究。随着$n$的增加，电子和光学性质从准二维行为向三维行为转变，并分析了激子里德堡系列的非氢性质.厚度依赖的1 s和2s激子能级与最近报道的实验结果吻合良好，1 s激子结合能计算为302 meV的$n=1$，97 meV的$n=5$，和37 meV的$n=\infty$（散装MAPbI 3）。
2019-08-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Discovery of enhanced lattice dynamics in a single-layered hybrid perovskite
本研究结合拉曼散射、太赫兹光谱与分子动力学模拟，发现单层杂化钙钛矿中失谐太赫兹脉冲可经双光子过程选择性激发长寿命相干声子，而双层体系无此现象。
2023-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Universal features of charge and spin order in a half-doped layered perovskite
用弹性中子散射研究了半掺杂层状钙钛矿氧化物La $_{1.5}$ Sr $_{0.5}$ CoO $_4$中的电荷和自旋有序的特殊结构。研究了具有不同制备历史的两种样品。我们发现，有序态的一般特征，如它们的短程，玻璃性质和自旋不变性，是样品无关的。与此同时，有序相位的一些细微特征，如相关长度，是不同的。
2004-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stress effects on vibrational spectra of a cubic hybrid perovskite: A probe of local strain
由于与制造衬底的热膨胀失配、多晶性或甚至光浸泡，在混合有机金属卤化物钙钛矿薄膜中可能产生不均匀的应变。测量这些空间变化的应变是困难的，但对于理解载流子迁移率，非辐射复合，降解和其他光电特性的影响至关重要。局部应变可以使用拉曼或红外显微镜使用振动频率的变化来映射。我们使用密度泛函理论研究单轴应变对伪立方甲基铵碘化铅（CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$）振动的影响，并确定最有利于局部应变映射的振动模式（86 cm $^{-1}$，97 cm $^{-1}$，1457 cm $^{-1}$和1537 cm $^{-1}$），并提供校准曲线。我们解释的起源，频率随应变的变化，使用动力学矩阵和模式特征向量分析和研究应变引起的结构变化。我们还计算模式Grüneisen参数，提供信息的非谐性和各向异性的负热膨胀最近报道的其他阶段。我们的研究结果为混合钙钛矿中的应变映射提供了基础，以进一步理解和控制应变，并提高稳定性和光伏性能。
2020-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and vibrational properties of low-dimensional perovskites Sr$_{1-y}$La$_y$NbO$_{3.5-x}$
利用角分辨光电子能谱和偏振相关红外反射率测量研究了低维钙钛矿结构$_{1-y}$ NbO $_{3.5-x}$沿不同晶向的电子和振动性质。电子行为强烈依赖于氧和La含量，包括准一维金属和铁电绝缘行为。在低温下，SrNbO $_{3.41}$和SrNbO $_{3.45}$在沿导电方向的费米能级处存在一个极小的能隙，表明其具有Peierls型不稳定性.尽管类似的名义载流子密度，为Sr $_{0.8}$ La $_{0.2}$ NbO $_{3.50}$的准一维金属字符被抑制，没有观察到间隙开口，这可以解释的晶体结构的差异。电子-声子相互作用似乎在这一系列化合物中起着重要的作用。
2005-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational Entropic Stabilization of Layered Chalcogenides: From Ordered Vacancy Compounds to 2D Layers
本文提出由振动熵驱动的通用稳定机制，解释高温下有序空位硫族化合物倾向二维层状相的原因，并通过 ZnIn2S4、In2S3 和 Cu3VSe4 验证。
2023-07-24 cond-mat.mtrl-sci
A Nanocrystal Synthesis Derived Approach to Silver Bismuth Iodide Layered Double Perovskites with Aliphatic Amines: (CnH(2n+1)NH3)4AgBiI8
Italian Institute of Technology（意大利理工学院）；Politechnico di Milano（米兰理工大学）；Università degli Studi di Genova（热那亚大学）
本研究提出一种基于脂肪胺的快速沉淀法合成银铋碘层状双钙钛矿，实现低毒性、高稳定性材料的制备。
2026-02-27 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
The role of thermal fluctuations and vibrational entropy for the delta-to-alpha transition in hybrid organic-inorganic perovskites: the FAPbI3 case
FAPbI 3作为一种典型的有机-无机杂化钙钛矿材料，由于其具有适合于可见光吸收的禁带宽度和良好的热稳定性，引起了人们的广泛关注。FAPbI 3在商业上稳定的器件中使用的障碍是其在约300 K下不需要的黑色到黄色（非钙钛矿到钙钛矿，通常称为δ到α）相变。这种相变的内在机制远不清楚，仍然缺少对α相的详细结构描述。通过结合密度泛函理论（DFT）计算、晶格动力学分析和DFT分子动力学模拟，我们将α相分配给高度动态的四元相，高对称性立方结构作为系统势能景观中动态不稳定的最大值出现。我们证明计算衍射观察到的立方结构是平均的不同tetravel失真采样的实验检测时间尺度作为增强FA动态的结果，而不是一个静态系统的立方对称性。进一步的有限温度吉布斯自由能计算证实，δ-α转变应被认为是一个六边形到四角形的转变，而不是以前的六边形到立方分配。更重要的是，模拟表明，该过程的驱动力是振动熵差，而不是以前提出的转动熵。这些结果指出了α相的动力学性质、被忽视的四元结构的重要性以及振动熵在钙钛矿相关的相变中的关键作用，其利用对于ABX 3杂化有机-无机钙钛矿在商业应用中的成功吸收是至关重要的。
2022-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale ordered Layered-Segregation of Cobalt and Iron in the Perovskite SmFe0.5Co0.5O3
采用溶胶-凝胶技术合成了一种在单一钙钛矿中以纳米级层状形式分离钴和铁的可能性。非常值得注意的是，它表明，这种纳米级的有序，这只能通过结合HAADF-STEM和EELS研究检测到，有显着的影响，这SmFe0.5Co0.5O3氧化物的磁性能。这表明，在未来对氧化物的物理性质进行可行的解释之前，至少在磁性领域，对氧化物进行仔细的纳米级表征是必要的。
2018-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Defect Diffusion in Layered CsPbBr$_\mathrm{x}$I$_\mathrm{3-x}$ Perovskites
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；University of Twente（特文特大学）
研究通过分子动力学模拟探讨层状CsPbBr$_\mathrm{x}$I$_\mathrm{3-x}$钙钛矿中缺陷扩散的各向异性，揭示层状卤素排列对材料稳定性及缺陷迁移的调控作用。
2026-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Free carrier induced ferroelectricity in layered perovskites
用载流子掺杂铁电体通常不利于极化。这使得设计和发现经历类似铁电转变的金属具有挑战性。在这封信中，我们从第一原理表明，钙钛矿中的氧八面体旋转通常通过电子掺杂来增强，这可以作为一种手段来加强某些混合不适当铁电体中的结构极化-其中极化不稳定的化合物的长程库仑相互作用，而是通过三线性耦合引起的八面体旋转。我们使用这种设计策略来预测阳离子有序Ruddlesden-Popper化合物，可以通过电解质门控驱动到金属铁电相。
2021-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Stabilization of layered perovskite structures via strontium substitution in Ca$_3$Ti$_2$O$_7$ revealed via elemental mapping
对层状化合物进行了广泛的研究，从层状铜酸盐到具有共生和堆垛层错的关键问题的范德华材料。然而，由于实验困难，这种结构的研究较少。我们提出了Ruddlesden-Popper钙$_{2.46}$锶$_{0.54}$钛$_2$ O $_7$中共生体的特征缺陷结构，这是已知的混合不适当的铁电性。透射电子显微镜显示，许多共生体组成的7和15层中引入的铁电畴。元素图表明，Sr离子被选择性地取代到钙钛矿层的共生体。密度泛函理论计算支持Sr离子的位置选择性取代，有利地位于共生体中。通过Sr取代的Ruddlesden-Popper相和共生体的稳定化可以由Ca和Sr离子之间的离子半径差来解释。该研究揭示了详细的缺陷结构起源于层状钙钛矿结构的Ca $_{2.46}$ Sr $_{0.54}$ Ti $_2$ O $_7$，并显示了有用的元素映射在探测氧化物中的取代效应。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci
High thermoelectric figure of merit and thermopower in layered perovskite oxides
我们预测高热电效率的层状钙钛矿La $_2$ Ti $_2$ O $_7$，基于计算（主要是从头算）的电子结构，输运系数和热导率在很宽的温度范围内。在10 $^{20}$ cm $^{-3}$左右的最佳载流子密度下，用随温度变化的弛豫时间计算的$ZT$优值从室温下略高于1单调增加到1200 K下超过2.5。在最佳掺杂下，Seebeck热电势系数在200和300 $μ$ V/K之间，但在低掺杂下可以达到接近1 mV/K。这种材料的潜力大部分是由于其晶格热导率的顺序为1 W/（Km），使用基于从头算非谐计算的模型，我们解释这个低的值，由于有效的声子限制内的层状结构块。
2019-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of a highly ordered single crystal of the layered perovskite YBaCuFe$_{0.95}$Mn$_{0.05}$O$_5$
层状钙钛矿YBaCuFeO 5（YBCFO）能够在出乎意料的高温下采用手性磁序，为室温下的强磁电耦合铺平了道路。在这种钙钛矿中，A-位点阳离子是完全有序的，而B-位点的占有率强烈依赖于制备过程。虽然该结构不是几何挫折，部分Fe 3 +/Cu 2+在B-网站的障碍的存在下产生磁挫折。为了增加系统中的自旋轨道耦合，我们合成并研究了YBaCuFe_（0.95）Mn_（0.05）O_5单晶，其中高度对称的Fe ~（3+）离子（3d ~ 5）部分被Jahn-Teller活性的3d ~ 4 Mn ~（3+）离子取代。我们报告了这种层状钙钛矿的高度有序的单晶的结构和磁性，这是在与多晶试样（三倍以上的无序）相比。单晶中子衍射测量揭示了两个共线的磁相和无公度螺旋秩序的缺乏。根据其高水平的Fe/Cu阳离子有序（~90%），充分描述和分析了移动溶剂浮区法（TSFZ）生长的晶体中发现的磁相和转变。
2021-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Simulations of Trions and Biexcitons in Layered Hybrid Organic-Inorganic Lead Halide Perovskites
表现得像具有不可忽略的介电对比度的原子精确的二维量子阱，分层HOIP具有强的电子相互作用，导致紧密结合的激子，其结合能在500 meV的量级上。这些强相互作用表明，更大的激子复合物，如三激子和双激子，这是很难研究数值由于层状HOIP的复杂性的可能性。在这里，我们提出和parameterized模型哈密顿激子复合物在层状HOIP和我们研究的相关本征函数的trions和双激子使用扩散蒙特卡罗和非常大的变分计算明确相关的高斯基函数相结合。这些复合物的结合能和空间结构作为层厚度的函数。最薄的层状HOIP的trion和双激子的结合能分别为35毫电子伏和44毫电子伏，而一个单一的剥离层被预测具有trion和双激子具有相等的结合能为48毫电子伏。我们将我们的研究结果与现有的实验数据和其他准二维材料进行比较。
2020-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
On the interplay of electronic and lattice screening on exciton binding in two-dimensional lead halide perovskites
本研究采用路径积分蒙特卡洛方法结合变分理论，阐明二维卤化铅钙钛矿中介电限域与激子极化子效应对激子结合能的非单调调控机制，结果与实验吻合，为材料光物理设计提供依据。
2025-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Low temperature Magneto-dielectric coupling in nanoscale layered SmFe0.5Co0.5O3 perovskite
本研究通过磁性和介电测量确定了SmFe0.5Co0.5O3纳米层状混合铁磁层的不同物理特性，磁化强度分析表明该体系为反铁磁体系，在310 K附近有一个磁性转变，在192 K和22 K附近有两个自旋重取向转变。反对称交换相互作用由于磁自旋的倾斜以类似于Ln-Fe-Co系统的方式诱导弱铁磁性。重要的是，这种纳米级层状钙钛矿还表现出约2.5%（100 K）的正磁介电效应，并且该值在该温度的两侧降低。我们根据阳离子之间的磁相互作用以及低温范围内的自旋-晶格相互作用分析了与磁和介电耦合存在相关的条件。
2018-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Limits of Charge Carrier Mobilities in Layered Halide Perovskites
本文通过从头算方法研究层状卤化物钙钛矿载流子迁移率低于三维体系的原因，揭示其主因是带边电子态密度增加而非电子-声子耦合增强，并指出这是由维度降低和八面体连通性中断导致的内禀限制。
2024-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Layered structures of organic/inorganic hybrid halide perovskites
有机-无机混合卤化物钙钛矿（其中ABX $_3$钙钛矿的A阳离子被有机阳离子替代）可用于光伏和太阳能热电应用。在这篇文章中，我们系统地研究了三种无铅混合钙钛矿，即，碘化甲基铵锡CH $_3$ NH $_3$ SnI $_3$、碘化铵锡NH $_4$ SnI $_3$和碘化甲酰胺锡HC（NH $_2$）$_2$ SnI $_3$。我们发现，除了通常已知的图案，其中角共享的SnI $_6$八面体形成一个三维网络，这些材料也可能有利于一个二维（分层）的图案，由交替层的SnI $_6$八面体和有机阳离子形成。这两个基序的自由能几乎相等，并且被低势垒分开。这些层状结构的特点是在带边附近有许多平坦的电子带，这使得它们的电子结构明显不同于由SnI $_6$八面体三维网络组成的结构相。此外，由于HC（NH $_2$）$_2$ SnI $_3$的电子结构与CH $_3$ NH $_3$ SnI $_3$的电子结构非常相似，因此碘化甲酰胺锡在碘化甲铵锡中也有应用前景.
2016-03-14 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
Ab initio study of proper topological ferroelectricity in layered perovskite La2Ti2O7
我们提出了第一性原理研究层状钙钛矿氧化物La2Ti2O7（LTO）的铁电性，具有最高居里温度已知的化合物之一（1770 K）。我们的计算表明，LTO的铁电转变的结果从两个软模式，具有相同的对称性和强耦合的非谐压缩。此外，主要的不稳定性模式基本上由氧八面体的旋转组成，氧八面体是钙钛矿结构的基本构建块;值得注意的是，由于晶格的特定拓扑结构，这种O6旋转引起LTO中的自发极化。因此，所讨论的效果构成了纳米结构化（在此通过LTO的自然分层提供）如何使在通常为非极性的结构变形中获得显著极性特征成为可能的示例。我们讨论了我们的研究结果的影响方面的设计新的多功能材料。事实上，所观察到的适当的铁电驱动的O6旋转提供了理想的条件，以获得强磁电效应。
2011-01-11 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
Dynamic Local Symmetry Fluctuations of Electron Density in Halide Perovskites
本研究针对卤化物钙钛矿中非谐晶格动力学与电子涨落的耦合机制不明的问题，采用从头算分子动力学结合Wannier函数的动态群论分析CsSnBr₃，揭示了振动模式的对称耦合、非谐性来源及Cs阳离子电子涨落与晶格畸变的关联，为理解相关材料物理性质提供了新方法与新见解。
2024-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Time-resolved vibrational-pump visible-probe spectroscopy for thermal conductivity measurement of metal-halide perovskites
了解微纳米级的热传输对于从设备热管理和保护系统到热能调节和收集的各种技术至关重要。在过去的几十年里，非接触式光学方法，如时域和频域热反射（TDTR和FDTR）已经成为非常强大和通用的热反射技术，用于测量材料的热导率。在这里，我们报告的测量的薄膜的CH 3 NH3 PbI 3（MAPbI 3），一个原型的金属卤化物钙钛矿，通过开发一种时间分辨的光学技术称为振动泵浦可见光探测（VPVP）光谱。VPVP技术依赖于通过飞秒（fs）中红外（MIR）光泵浦脉冲对MAPbI 3的直接热激发，所述光泵浦脉冲被波长调谐到材料的振动模式，之后使用宽带脉冲激光器在ns到us时间窗口中探测整个可见光范围内的时间相关的光透射率。用VPVP方法测量了在不同衬底上沉积的MAPbI_3薄膜的热导率。无传感器的VPVP方法在这里报道，预计允许光谱解析和时空成像的动态晶格温度变化的有机，聚合物，和混合有机-无机半导体。
2022-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Frustrated spin-1/2 square lattice in the layered perovskite PbVO(3)
我们报道了层状钙钛矿PbVO（3）的磁性。磁化率和比热测量以及能带结构计算的结果一致表明，PbVO（3）中钒原子的S=1/2正方晶格由于次近邻反铁磁相互作用而受到强烈的挫挫。次近邻（J（2））与最近邻（J（1））交换积分之比估计为J（2）/J（1）\approx 0.2-0.4。因此，PbVO（3）在J（1）-J（2）受抑正方形晶格的临界区域内或附近。支持这一点的是，在1.8K以下没有发现长程磁有序的迹象。
2008-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hydrogen Ordering and New Polymorph of Layered Perovskite Oxyhydrides: Sr2VO4-xHx
采用高压固相反应法合成了无阴离子空位的组成可调的钒氧化合物Sr 2 VO 4-xHx（x = 0 ~ 1）。通过粉末中子衍射、同步辐射X射线衍射、热脱附光谱和第一性原理密度泛函理论（DFT）计算表征了其晶体结构和性质。氢阴离子通过在低x区域（x < 0.2）的氢的统计替代选择性地替代VO 6层中的赤道氧位置。一种新的正交相（Imm），具有几乎完全氢有序的结构，由x > 0.7的K2 NiF 4型四方相形成。基于DFT计算，氧/氢阴离子的有序程度与钒和配体之间的成键相互作用密切相关。
2014-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Halide perovskites under polarized light: Vibrational symmetry analysis using polarized Raman
在过去的十年中，杂化有机-无机卤化物钙钛矿已经成为用于光致发光和其他光电应用的新型半导体。与标准的四面体键合半导体（例如Si和GaAs）不同，卤化物钙钛矿中的离子热波动（即结构动力学）与电子动力学强烈耦合。因此，获得有关晶体内原子运动性质的准确和详细的知识至关重要。由于卤化物钙钛矿的低热稳定性和复杂的温度依赖性结构相序列，这已被证明是具有挑战性的。在这里，这些挑战被克服，并提供了一个详细的分析模式的对称性在低温正交相的甲基铵碘化铅。拉曼测量使用线性和圆偏振光在1.16 eV的激发相结合的密度泛函微扰理论（DFPT）。通过拉曼偏振-取向依赖性的迭代分析和DFPT模式分析，确定晶体取向。随后，占双折射效应检测使用圆偏振光激发，所有观察到的拉曼活性模式在10 K的对称性进行分配。
2019-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Optical spectroscopy of two-dimensional layered $(C_{6}H_{5}C_{2}H_{4}-NH_{3})_{2}-PbI_{4}$ perovskite
我们报告了$(C_{6}H_{5}C_{2}H_{4}-NH_{3})_{2}PbI_{4}$钙钛矿二维自组织层的光谱学（光致发光和光致发光激发）。温度和激发功率依赖性的光学光谱给出了一个新的洞察这种混合有机/无机半导体的激子和声子性质。特别是，激子-声子相互作用被发现是一个以上的数量级高于GaAs量子阱。因此，光致发光发射线必须在极化子模型的框架内解释。
2009-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Tunable Semiconductors: Control over Carrier States and Excitations in Layered Hybrid Organic-Inorganic Perovskites
对于一类基于$π$共轭有机阳离子的2D混合有机-无机钙钛矿半导体，我们定量预测如何改变有机和无机组分允许以量子阱方式控制载流子态的性质、能量和局部化。我们的第一性原理预测，大规模的混合密度泛函理论与自旋轨道耦合的基础上，表明在一个单一的混合物的有机和无机部分之间的接口可以系统地调制，使我们能够选择不同的I型和II型能级排列。电子和空穴的能级、复合性质和传输行为因此通过选择特定的有机官能化并将它们与合适的无机组分并置而变得可调。
2018-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Spin-lattice Coupling and Magneto-dielectricity in Ca3Mn2O7 Layered Perovskite
Ca 3 Mn 2 O 7的介电特性研究表明，在反铁磁有序结构下，Ca 3 Mn 2 O 7的介电特性表现为弛豫型分段动力学。不同起源的偶极弛豫光谱解析表现出不同的H-场改变。这确定了它们对不同磁子相的忠诚，并建立了电、磁和结构自由度的双重耦合。此外，强的自旋-晶格耦合已被证实与拉曼光谱的磁有序。短程电关联间接地导致系统中可测量的谐波介电响应。\c{hi}_3^e -磁化率信号产生真正的谐波磁介电性，与在基本介电常数ε '中获得的H场效应一致，但表现出两个数量级的更大的H场效应。
2019-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Phase Transitions in Low-Dimensional Layered Double Perovskites: The Role of the Organic Moieties
研究通过合成不同尺寸和化学结构的铵阳离子层状双钙钛矿，揭示有机基团对无机八面体层相变的影响及光学性质变化。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tuning the optical bandgap in hybrid layered perovskites through variation of alkyl chain length
近年来，层状混合钙钛矿由于其广泛的化学组成和由此产生的材料性能的可调谐性而引起了人们的极大兴趣。在这项研究中，我们研究了有机配体的链长对由烷基铵碘化铅（CnH 2n +1 NH3）2 PbI 4（n=4-18）组成的二维钙钛矿层堆叠的光学性质的影响。光致发光和吸收光谱揭示随着链长n的增加而蓝移，包括由于八面体倾斜的变化而在n=10和n=12配体之间的110 meV的跳跃。利用X射线衍射（XRD），我们确定了晶体结构，并发现八面体倾斜是这种蓝移的主要原因。然而，对于非常短的链长，额外的影响进一步降低过渡能。有效质量近似模型的计算结果表明，这些样品的预期减少的跃迁能量和测量的光致发光发射波长之间的良好协议。这突出了八面体倾斜如何在确定光学带隙中起主要作用，并表明迷你带形成在这种材料中只起次要作用。
2020-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Instability of the layered orthorhombic post-perovskite phase of SrTiO$_3$ and other candidate orthorhombic phases under pressure
虽然空间群为$I4/mcm$的四元反铁电畸变（AFD）相对于SrTiO $_3$在低于105 K时出现是公知的，但是在文献中也存在正交相的一些暗示，或者在较低温度和高压下。先前提出的SrTiO $_3$的正交层状结构，称为具有空间群$Cmcm$的后钙钛矿或CaIrO $_3$结构，已被证明具有比立方或四方相显着更高的能量，并且在比立方钙钛矿更大的体积下具有其最小体积。因此，它不能对应于SrTiO $_3$的高压相。我们还研究了另一种$Pnma$相位获得两个八面体旋转不同的轴。发现该相具有比$I4/mcm$相稍低的能量，尽管没有发现其母相、同相倾斜的$P4/mbm$相的存在。替代铁电四方晶系和斜方晶系结构也被认为是。在我们的零温度计算中没有发现这些现象，但在以前的文献中已经提出在更高的温度下发生。
2018-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Control of Spin Textures in Layered Hybrid Perovskites
通过铁电控制，研究了层状混合氧化物中的自旋纹理，发现其可通过电控实现非易失的自旋状态操控。
2025-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Short-range Charge and Spin Superstructures in Doped Layered Co Perovskites
我们用弹性中子散射研究了层状钙钛矿铜酸盐和镍酸盐的钴族化合物Pr $_{2-x}$ Ca $_x$ CoO $_4$（$0.39 \leq x \leq 0.73$）和La $_{2-x}$ Sr $_x$ CoO $_4$（$x = 0.61$）。我们已经发现了掺杂依赖于无公度短程有序的电荷和磁矩，这在钴酸盐中发生在重掺杂，$ 0.5 \lesssim x \lesssim 0.75$的范围内。加料顺序在室温下已存在，冷却时无变化。其传播载体${\bf Q}_c = (ε_c,0,l)$的不可逆性大致与Co $^{2+}$离子$ε_c \sim (1-x)$的浓度成比例。磁序仅建立在低T $\lesssim 40$ K，并有两倍大的周期性，表明最近的Co $^{2+}$自旋之间占主导地位的反铁磁相关性。
2008-07-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exciton ground state fine structure and excited states landscape in layered halide perovskites from combined BSE simulations and symmetry analysis
层状卤化物钙钛矿是溶液处理的天然异质结构，其中低至纳米级的量子和介电限制效应强烈影响光学性质，导致束缚激子的稳定。实现激子特性的详细了解是至关重要的，以促进这些材料在能量转换和发光应用的开发，目前正在进行的辩论与最稳定的激子的四个组件的能量顺序。为了提供理论反馈并解决对比文献报道中的问题，我们在这里进行了Bethe Salpeter方程（BSE）的从头算解，并基于光谱分析对光谱观测值进行了详细的解释。我们确认Edark < Ein plane < Eout-of-plane精细结构分配，从最近的磁吸收实验。我们进一步建议，极性扭曲可能会导致稳定的面内组件，并最终在一个明亮的最低激子组件。此外，我们讨论了激子景观在一个广泛的能量范围内，并澄清激子自旋字符，当大自旋轨道耦合是在发挥作用，合理化的潜力卤化物钙钛矿作为三重态敏化剂与有机染料相结合。除了有助于目前对层状卤化物钙钛矿激子性质的理解外，这项工作还进一步证明了通过结合先进的从头算模拟和群论所获得的深入知识。
2022-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Charge Ordering and Phase Competition in the Layered Perovskite Lasr2mn2o7
拉曼光谱在340 K时观察到层状钙钛矿锰氧化物LaSr 2 Mn 2 O 7中的电荷晶格涨落，在210 K时，随着温度的降低，电荷晶格涨落趋于稳定，形成电荷有序（CO）相。在静态状态下，超晶格反射通过中子和X射线衍射与传播矢量（h+1/4，k-1/4，l）观察到。CO状态的晶体学分析表明，这种锰氧化物中的电荷和轨道有序度弱于三维钙钛矿锰氧化物中的电荷有序度。TN= 170 K时，A型反铁磁性（AF）发展并与电荷有序竞争，最终在T*= 100 K以下熔化。高分辨率衍射测量表明，CO和AF状态在材料的同一区域内不重合，而是作为单独的相共存。在较低温度下向A型反铁磁性的转变的特征在于这两相之间的竞争。
1999-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of doping of Co, Ni and Ga on magnetic and dielectric properties of layered perovskite multiferroic YBaCuFeO5
YBaCuFeO5是一种有趣的多铁性化合物，在200 K以上表现出磁有序和介电反常。Fe的部分取代会影响体系的磁性和结构性质。本文详细研究了YBaCuFe_（0.85）M_（0.15）O_5（M=Co，Ni，Ga）的结构、磁性和介电性能。我们观察到Ni和Co部分取代Fe，导致磁稀释和磁转变的加宽，并向低温移动。用非磁性Ga取代Fe也导致磁性转变向低温侧移动。在这些化合物中观察到的介电弛豫行为是由于载流子的希望。这项研究突出了磁性和非磁性掺杂在磁性网站上的磁性和介电性能的层状钙钛矿化合物YBaCuFeO5的影响。
2019-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural Chemistry of Layered Lead Halide Perovskites Containing Single Octahedral Layers
本文综述了化学计量比为APbX4、A2PbX4或AAPbX4的混合卤化铅的结构化学，其中A和A为有机铵阳离子，X = Cl、Br或I。这些化合物可以被认为是层状钙钛矿，含有由有机物质分离的角共享PbX 4八面体的隔离的无限层。我们首先从CCDC中提取超过250种晶体结构，并根据晶胞度量和晶体对称性对它们进行分类。然后使用对称模式分析来识别[PbX 4]层的关键结构变形的性质。在这个家族中普遍存在两种类型的畸变：八面体单元的倾斜和无机层相对于彼此的位移。虽然八面体倾斜模式在纯无机钙钛矿的晶体学中是众所周知的，但额外的层移位模式被示出为极大地丰富了层状混合钙钛矿中可用的结构选择。一些例子和趋势进行了更详细的讨论，以显示如何层间有机物种的性质可以影响整体结构体系结构，虽然该文件的主要目的是鼓励该领域的工作人员利用这里使用的系统结晶学方法，以进一步了解和合理化自己的化合物，也许能够设计，特别是在未来的工作中的结构特征。
2021-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
FA2PbBr4: synthesis, structure and unusual optical properties of two polymorphs of formamidinium-based layered (110) hybrid perovskite
在过量有机卤化物的情况下，小阳离子如胍和铯可以充当模板阳离子以形成低维相（2D，1D，0D）。然而，这种具有广泛使用的甲脒鎓（FA+）阳离子的相迄今尚未报道。在这项研究中，我们发现了两个新的低维相与FA2PbBr4的组合物，并研究其形成的先决条件时，结晶的FABr过量的解决方案FAPbBr3。我们发现，这两个相都具有（110）层状钙钛矿结构，但由两种不同的多晶型物表示，相邻层的重叠和交错排列。结果表明，FA2 PbBr 4与FAPbBr 3 3D钙钛矿相通常处于不稳定的平衡状态，并可形成复合物，利用吸收光谱、漫反射光谱和光致发光光谱对两种多晶型物的光学性质进行了综合研究。用密度泛函理论计算了FA_2 PbBr_4的能带结构，并验证了有关其光电性质的结论.结果表明，在紫外光照射下，由于激发能向缺陷态或三维钙钛矿夹杂物的转移，FA2PbBr4相可以表现出有效的绿色光致发光。
2021-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic proximity effect on excitonic spin states in Mn-doped layered hybrid perovskites
将半导体的光电功能与自旋自由度的控制相结合的材料对于量子技术器件的进步是高度追求的。在这里，我们报告了顺磁性Ruddlesden-Popper混合钙钛矿Mn：（PEA）2 PbI 4（PEA =苯乙基铵），其中孤立的Mn 2+离子与磁增亮激子的相互作用导致圆偏振光致发光。结合超导量子干涉仪（SQUID）的磁光测量和磁光实验，我们发现光致发光的布里渊偏振曲线与材料的磁化强度有关。这表明局部锰磁矩和激子自旋之间通过磁邻近效应发生耦合。在4 K和6 T下15%的饱和极化表明高度不平衡的自旋布居，并表明锰掺杂能够有效控制Ruddlesden-Popper钙钛矿中的激子自旋态。我们的发现构成了磁掺杂混合钙钛矿中偏振控制的第一个例子，并将刺激对这种高度可调材料平台的研究，该平台有望实现磁矩和电子状态之间的定制相互作用。
2020-09-29 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
Ferroelectricity of Dion-Jacobson layered perovskites CsNdNb$_2$O$_7$ and RbNdNb$_2$O$_7$
在致密的多晶样品中研究了Dion-Jacobson层状钙钛矿CsNdNb $_2$ O $_7$和RbNdNb $_2$ O $_7$的晶体学和介电性质，并在室温下观察到证实铁电性的极化磁滞回线。在这两个阶段，自发极化的理论机制，“混合不当铁电机制”，由两种类型的非极性八面体旋转的组合诱导，被证实。我们的样品显示出2-3 $μ$ C/cm $^2$的反射极化，这比迄今为止报道的具有混合反常铁电性的多晶样品中获得的反射极化大得多。CsNdNb $_2$ O $_7$中的介电常数在625 K处表现出异常，对应于铁电转变，如先前通过X射线和中子衍射所揭示的。没有观察到介电异常的RbNdNb $_2$ O $_7$在整个温度范围内研究这里（$\leq$ 773 K），这是与以前的衍射显示极性$I2cm$对称性的持久性高达790 K。
2020-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Out-of-Plane Mechanical Properties of 2D Hybrid Organic-Inorganic Perovskites by Nanoindentation
2D层状杂化有机-无机钙钛矿（HOIP）已经证明了改进的稳定性和有前途的光伏性能。这种功能材料的机械性能对于实现高性能和机械稳定（柔性）装置都是基本上和实际上重要的。在这里，我们报告了一系列二维层状碘化铅HOIP的机械性能，并研究了结构亚单元（例如，有机间隔分子的长度-R和无机层的数量-n）对机械性能的影响。虽然2D HOIP具有比3D HOIP低得多的标称弹性模量和硬度，但较大的n数和较短的R导致更硬的材料。DFT模拟结果显示出与实验结果相似的趋势。我们将这些发现与其他2D层状晶体进行了比较，并阐明了进一步调整2D层状HOIP平面外机械性能的路线。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Peculiar Ferrimagnetism Associated with Charge Order in Layered Perovskite GdBaMn2O5
利用单晶研究了具有电荷有序性的GdBaMn_{2} O_{5.0}在2 ~ 400 K温度范围内的磁性。在沿易磁化轴施加的小磁场中，磁化强度M显示出有时在亚铁磁体中发现的温度诱导反转。另一方面，在一个大的磁场中，观察到的M（T）的斜率的急剧变化来自于一个不寻常的转向的磁化Mn亚晶格。这些观测结果基本上可以用分子场论来解释，该理论强调了Gd^{3+}离子与反铁磁耦合的Mn^{2+}/Mn^{3+}亚晶格之间微妙的磁相互作用的作用。
2007-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron transport and thermoelectric properties of layered perovskite LaBaCo2O5.5
本文用电阻、磁阻、电阻和热电测量方法研究了层状112型钴酸盐LaBaCo_2O_（5.5）的系统输运性质。为了理解LaBaCo2O5.5的复杂导电机制，使用不同的理论模型分析了输运数据。该系统在326 K附近出现了类超导-半导体转变（TSC），对应于铁磁转变，在低温区电阻率数据符合Motts变程跳跃模型。有趣的是，在室温附近和低于室温时，该化合物表现出明显的电致和磁致电阻行为变化，后者在磁相界附近值得注意。热电势S（T）的温度依赖性在60- 320 K范围内表现为p型极化电导，并在120 K时达到最大值303 uV/K。在低温AFM区域中，通常在钴酸盐系列LnBaCo2O5.5（Ln =稀土）中观察到的不寻常的S（T）行为由如先前针对钙钛矿锰氧化物所描述的电子磁振子散射机制来解释。
2008-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Band-edge Exciton Fine Structure and Exciton Recombination Dynamics in Single crystals of Layered Hybrid Perovskites
近年来，二维钙钛矿材料在光电子学和光电子学中的应用重新引起了人们的浓厚研究兴趣。由于介电和量子限制效应，它们在室温下表现出强烈的束缚和稳定的激子。本文研究了高质量（PEA）_2PbI_4晶体的带边激子精细结构，特别是激子和双激子动力学。体激子寿命和表面激子寿命的比较得出室温表面复合速度为2 × 10^3 cm/s，本征寿命为185 ns。双激子发射在室温下被证明，具有约45 meV的结合能和80 ps的寿命。在低温下，观察到激子态分裂，这是由电子-空穴交换相互作用引起的。瞬态光致发光解析了低位暗激子态，其亮/暗分裂能量估计为10 meV。这项工作有助于了解二维钙钛矿中的元光激发的复杂情况。
2019-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational Effects in X-ray Absorption Spectra of 2D Layered Materials
以石墨中的C $K$ -边和六方BN中的B $K$ -边为例，讨论了振动耦合和晶格畸变对二维层状材料中X射线吸收近边结构（XANES）的影响.通过求解多体微扰理论中的Bethe-Salpeter方程得到了理论XANES谱，其中包括了通过核-空穴和激发电子的关联运动产生的激子效应，我们表明，考虑零点运动对于解释和理解两种材料中测量的X射线吸收精细结构，特别是描述$σ^*$峰结构是很重要的.
2019-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
