Effective Ion Mobility and Long-Time Dark Current of Metal-Halide Perovskites of Different Crystallinity and Composition
由于移动缺陷与器件性能和操作退化之间存在明显的联系，金属卤化物钙钛矿中的离子传输特性仍然是一个深入研究的主题。在X射线探测器的特定情况下，暗电流水平和不稳定性被认为是连接到偏置应用时的离子迁移。不同的组合物（MAPbBr 3和MAPbI 3）和结构（单晶和微晶）检查的长时间的暗电流演变的分析。在所有情况下，电子电流在响应时间（从10.000 s下降到10 s）内达到稳态值之前随时间增加，这在很大程度上取决于所施加的偏压。我们的研究结果证实了电子传输和离子动力学之间的耦合的存在，最终建立电子电流的时间尺度。提取有效离子迁移率μ i，其表现出随钙钛矿组成而变化的所施加的电场E依赖性。虽然在MAPbI 3的情况下离子迁移率导致场无关，但对于MAPbBr 3（dmui/dE>0）观察到明显的场增强，而与结晶度无关。根据先前的分析，两种钙钛矿化合物都呈现在μ i = 10-7-10- 6cm-2 V-1 s-1的范围内的有效离子迁移率。离子迁移率的E依赖性与溴化物的较低离子浓度有关。缓慢迁移的缺陷漂移的情况下，MAPbBr 3的抑制，在这里观察到的MAPbI 3相反。
2022-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Electron effective mass and mobility limits in degenerate perovskite stannate BaSnO$_3$
通过对自由电子浓度从$8.3 \times 10^{18}$到$7.3 \times 10^{20}$ ~cm $^{-3}$的外延薄膜的红外光谱中观察到的自由载流子吸收的评价，深入研究了BaSnO $_3$的高室温迁移率和电子有效质量。这两个光学带隙加宽的导带填充和载流子散射机制在低和高掺杂制度的一致描述采用参数仅基于BaSnO $_3$的固有物理性质。结果解释了外延膜中的电流迁移率限制，并证明了BaSnO $_3$在中等掺杂制度下也优于已建立的宽带隙半导体的潜力。
2016-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Impact of anharmonicity on the carrier mobility of the Pb-free CsSnBr$_3$ perovskite
本研究结合温度相关有效势与玻尔兹曼输运方程，计算无铅钙钛矿CsSnBr$_3$的载流子迁移率，发现非谐效应使室温电子/空穴迁移率从106/256降至59/145 cm$^2$/Vs，并提供了非谐系统迁移率计算流程。
2025-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Charge carrier mobility in hybrid halide perovskites
采用包含van der Waals相互作用的密度泛函理论和Boltzmann弛豫时间近似下的扩散输运理论，研究了混合卤化物钙钛矿的电荷输运性质.我们发现电子的迁移率在5-10 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的范围内，空穴的迁移率在1-5 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的范围内，其中变化取决于所研究的晶体结构和掺杂水平。这样的结果，在最近的实验，很好的协议，设置弛豫时间约为1 ps，这是在室温下的分子旋转的时间尺度。对于室温的tetraxide相，我们探讨了两种可能的取向的有机阳离子，并发现，流动性有一个显着的不对称性取决于相对于分子轴的电流的方向。这主要是由于PbI $_3$八面体对称性被破坏的方式。有趣的是，我们发现用Cl取代I对迁移率的影响很小。我们的分析表明，载流子迁移率可能不是决定这类材料高太阳能收集效率的关键因素。
2015-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Assessing carrier mobility, dopability, and defect tolerance in the chalcogenide perovskite BaZrS$_3$
本文通过第一性原理计算评估 BaZrS$_3$ 的载流子输运与缺陷性质，揭示其电子迁移率与卤化物钙钛矿相当、本征 n 型且难以 p 型掺杂，并指出抑制硫间隙原子形成是延长载流子寿命的关键。
2024-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Electron-Phonon Scattering in the Presence of Soft Modes and Electron Mobility in SrTiO$_{3}$ Perovskite from First Principles
结构相变和软声子模是计算强非谐晶体中电子-声子相互作用的一个长期挑战。在这里，我们发展了一个第一性原理方法来计算具有非谐晶格动力学的材料中的e-ph散射和电荷输运。我们的方法采用重整化声子来计算所有声子模的温度依赖的e-ph耦合，包括与铁电性和相变相关的软模。结果表明，室温下SrTiO $_{3}$中的电子迁移率受纵向光学声子的散射控制，在200 K以下受铁电软声子的散射控制.我们的计算可以准确地预测SrTiO $_{3}$中电子迁移率在150 $-$ 300~K之间的温度依赖关系，并揭示了其大致$T^{-3}$趋势的微观起源。我们的方法使第一性原理计算的e-ph相互作用和电荷输运的相变和强非谐声子的晶体的广泛类别。
2018-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Unravelling the role of vacancies in lead halide perovskite through electrical switching of photoluminescence
钙钛矿型三碘化铅（MAPbI 3）半导体材料具有优异的光伏和发光性能。我们解决了独特的行为，其中偏置电压可以用来打开和关闭横向对称电极的平面薄膜的发光。而不是一个均匀的抑制发射，如在其他有机半导体薄膜中，在MAPbI 3膜的暗区从正电极在1 μ m s-1的顺序缓慢的速度前进。在这里，我们解释了存在的尖锐的前在漂移的离子空位，大大降低了在膜中的辐射复合率。基于动态输运模型，我们表明，电流的平方倒数与时间成线性关系，与实验观察一致。这一见解导致碘空位D = 6 10-9 cm 2 s-1的扩散系数的直接测定，并提供了详细的信息和控制离子传导的混合钙钛矿材料的电光性能的影响。
2018-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Electronic mobility, doping, and defects in epitaxial $\mathrm{BaZrS_3}$ chalcogenide perovskite thin films
本文研究了外延BaZrS₃薄膜的电子输运性质，发现硫空位浅施主在空气中转化为中性氧缺陷导致性质变化，并提出了稳定电子性质的策略。
2025-06-03 cond-mat.mtrl-sci
High throughput screening, crystal structure prediction, and carrier mobility calculations of organic molecular semiconductors as hole transport layer materials in perovskite solar cells
本研究采用平移二聚体模型对74种DAH衍生物作为PVSCs的HTL材料进行高通量筛选与电子特性计算，并对顶级候选材料进行晶体结构预测，实现超10 cm2/V.s的空穴迁移率，为下一代高性能HTL材料设计提供指导。
2024-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Elucidating the long-range charge carrier mobility in metal halide perovskite thin films
卤化铅钙钛矿多晶薄膜具有许多光电性质。然而，在这些属性的评价仍然存在歧义，特别是对于长距离的横向电荷传输，离子传导可以复杂的数据解释。在这里，我们展示了一种新的技术来测量这种材料中的长程载流子迁移率。我们结合准稳态光电导测量（电探针）与光致透射和反射测量（光学探针），同时评估的电导率和载流子密度。有了这些知识，我们确定的横向迁移率为约2厘米2/Vs的CH 3 NH3 PbI 3（MAPbI 3）从乙腈/甲胺溶剂系统制备的多晶钙钛矿薄膜。此外，我们提出了显着差异的远程载流子迁移率，从2.2至0.2厘米2/Vs，通过不同的制造工艺，包括溶液和气相沉积技术制备的当代钙钛矿组合物的膜之间。可以说，我们的工作提供了第一个准确的评估的长程横向载流子迁移率在卤化铅钙钛矿薄膜，与载流子密度的范围内通常实现光伏操作。
2018-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Two-dimensional ferroelectricity induced by octahedral rotation distortion in perovskite oxides
二维铁电性自从在范德瓦尔斯材料的单层膜中被发现以来，引起了人们的广泛关注。通过第一性原理计算，我们发现八面体旋转畸变引起的二维铁电性广泛存在于钙钛矿双层体系中。钙钛矿容限因子对钙钛矿单层和双层的晶格动力学和基态结构起着至关重要的作用，从而为筛选这种混合的非正常铁电性提供了重要指标。通常，通过正交孪晶态的铁电开关具有最低的能垒。外延应变可以通过改变八面体旋转和倾斜畸变的幅度来有效地调节铁电极化和铁电开关。增加的压缩应变通过抑制倾斜畸变而引起极性到非极性的相变。在与衬底的界面处的八面体畸变的协同效应可以降低反转模式的能垒，甚至可以改变最低能量的铁电开关路径。
2022-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Deriving mobility-lifetime products in halide perovskite films from spectrally- and time-resolved photoluminescence
针对铅卤钙钛矿载流子迁移率、寿命等关键参数测定结果不一致的问题，提出仅用瞬态光致发光光谱同时提取迁移率、寿命和扩散长度的方法，并结合电池电压依赖稳态光致发光测量量化了最大功率点处的扩散长度。
2024-11-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spatially extended nature of resistive switching in perovskite oxide thin films
利用电流测量原子力显微镜（AFM）技术直接观察了La_（1-x）Sr_xMnO_3（LSMO）薄膜的纳米级电脉冲电阻变化（EPIR）效应。在通过AFM针尖跨样品施加一个极性的切换电压之后，AFM针尖周围的局部纳米区域中的电导率增加，并且在施加相反极性的切换电压之后，局部电导率降低。在连续和短脉冲电压开关条件下都观察到这种可逆电阻开关效应。这对于未来的纳米级非易失性存储器器件应用是重要的。
2006-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Spin injection and emission helicity switching in a 2D perovskite/WSe2 heterostructure
本研究在(BA)₂PbI₄/WSe₂单层异质结中实现层间激子发射螺旋度的可调谐控制，揭示价带杂化态的调控机制，为二维钙钛矿在光自旋电子学的应用提供重要支撑。
2025-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Controlling Switching Evolution in Lead-Free Perovskite-Inspired Chalcogenide Memristors for Neuromorphic Computing
本研究报道了基于AgBiS2的无铅忆阻器，具有超低开关电压和高开关比，通过工程调控实现数字与模拟开关模式，并揭示细丝演化机制，为神经形态计算提供可持续器件设计原则。
2026-10-01 cond-mat.mtrl-sci
High carrier mobility in transparent Ba1-xLaxSnO3 crystals with a wide band gap
我们发现钙钛矿结构的（Ba，La）SnO_3即使在带隙较大的情况下也能有很好的载流子迁移率。在室温下，n型载流子浓度为\sim 8-10 \times 10 19 cm-3的Ba0.98La0.02SnO 3晶体的霍尔迁移率为\sim 103 cm 2 V-1 s-1，带隙Δ的精确测量结果为Δ=4.05 eV，明显大于其它透明导电氧化物的带隙Δ.高迁移率和宽带隙表明（Ba，La）SnO 3是透明导体应用和外延全钙钛矿多层器件的有希望的候选者。
2012-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Effect of crystallographic anisotropy on the resistance switching phenomenon in perovskites
研究了不同晶向的外延生长的Y-Ba-Cu-O（YBCO）薄膜的金属/钙钛矿接触电阻开关效应。设计并制备了三种类型的Ag/YBCO结，其接触限制在（i）c轴方向，（ii）ab平面方向，和（iii）两者，并测量了它们的电流-电压特性。类型（i）结表现出常规的双极电阻切换行为，而在其他两种类型中，低电阻状态是不稳定的，并且它们的电阻迅速松弛到初始高电阻状态。基于氧扩散的情况下，解释这种行为的物理机制，进行了讨论。
2012-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strongly correlated proton-doped perovskite nickelate memory devices
我们展示了基于质子掺杂和再分布在钙钛矿镍酸盐（RNiO 3，{R=Sm，Nd}）进行填充控制的莫特转变的存储设备。开关速度高达30纳秒的双端器件图案的电子束光刻观察。这里报告的状态切换速度比迄今为止质子驱动电阻切换的速度大300倍。离子-电子相关氧化物存储器器件还表现出多状态非易失性切换。这些结果与量子材料在新兴记忆和神经形态计算中的应用有关。
2018-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-loss tunable infrared plasmons in the high-mobility perovskite (Ba,La)SnO$_3$
BaSnO $_3$在钙钛矿氧化物中表现出最高的载流子迁移率，使其成为氧化物电子学的理想材料。集体载流子振荡，等离子体激元，预计将出现在这种材料中，从而提供了一种工具，以控制纳米光场的光电子应用。在这里，我们证明了在La掺杂的BaSnO $_3$（BLSO）的高迁移率载流子支持的相对长寿命的等离子体的存在。利用扫描透射电子显微镜聚焦电子能量损失谱的高空间和能量分辨率，系统研究了BLSO纳米粒子中红外局域表面等离子体（LSP）的色散、限制比和阻尼特性。我们发现，在BLSO的LSP是高度空间限制的贵金属相比，具有相对较低的损耗和高品质因数相比，其他掺杂氧化物。进一步的分析阐明了BLSO中等离子体阻尼与载流子迁移率之间的关系。我们的研究结果支持使用纳米结构的简并半导体等离子体激元应用在红外区域，并建立一个相关的替代更传统的等离子体激元材料。
2021-11-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Multi-scale model for the structure of hybrid perovskites: Analysis of charge migration in disordered MAPbI$_3$ structures
我们已经开发了一个多尺度模型的有机-无机混合钙钛矿（HP），适用于量子力学（QM）计算的小HP超晶胞模型的大粗粒度结构。利用混合量子-经典跳跃模型，研究了阳离子无序对超晶格中电荷迁移率的影响，这是优化超晶格光伏性能的一个关键特征。我们的多尺度模型参数化的原型HP材料，甲基铵三碘化铅（CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$，或MAPbI $_3$）相邻的甲基铵阳离子（MA $^+$）之间的相互作用。对于电荷迁移率的分析，我们解决了QM的网站到网站的跳跃概率解析和计算的最近邻电子耦合能量从能带结构的MAPbI $_3$与密度泛函理论。我们研究了有序和无序MA $^+$阳离子的各种MAPbI $_3$超晶胞模型中的电荷迁移率。我们的研究结果表明，在50 $-$ 66 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的范围内的结构依赖性的迁移率，与观察到的最高的有序的四方相。
2018-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Reversible photo-switching optical functionality in two-dimensional mixed-halide hybrid perovskites
Universidad Politécnica de Cartagena（卡塔赫纳理工大学）；Monash University（蒙纳士大学）
研究二维混合卤化物杂化钙钛矿中光开关光学功能，通过结合推挤弹性带和光力计算等方法，揭示光致卤离子交换源于强光-晶格耦合，建立无缺陷内在机制，还证明了无光时的内在自复位特性。
2026-07-27 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
Importance of nonlinear long-range electron-phonon interaction for the carrier mobility of anharmonic halide perovskites
Universiteit Antwerpen（安特卫普大学）；Université catholique de Louvain（天主教鲁汶大学）；WEL Research Institute（WEL研究所）；University of Vienna（维也纳大学）；Alma Mater Studiorum - Università di Bologna（博洛尼亚大学）
研究揭示了非线性长程电子-声子相互作用对非谐卤化物钙钛矿中电子迁移率的影响，发现其在室温下贡献约10%。
2026-09-11 cond-mat.mtrl-sci
High-Mobility Two-Dimensional Electron Gases at Oxide Interfaces: Origins and Opportunities
二维电子气（2DEG）在绝缘复合氧化物之间的明确界面的发现为新一代全氧化物电子学提供了机会。特别地，在由式ABO 3表示的两种钙钛矿绝缘体（例如LaAlO 3和SrTiO 3）之间的界面处的2DEG引起了显著的关注。近年来，人们在揭开界面导电起源之谜、设计新型氧化物界面以及显著提高界面载流子迁移率等方面取得了进展。这些成就为复杂氧化物的基础物理和应用物理的探索打开了大门。在这里，我们回顾了我们最近的实验工作，金属和绝缘界面控制的界面氧化还原反应SrTiO 3基异质结构。由于在SrTiO 3表面存在氧空位，当覆盖层氧化物ABO 3在B位点涉及Al、Ti、Zr或Hf元素时，可以在室温下在钙钛矿型界面中产生金属导电。此外，依靠界面稳定的氧空位，我们在SrTiO 3和具有相容氧离子亚晶格的尖晶石γ-Al 2 O 3外延膜之间的异质界面处产生了新型的2DEG。尖晶石/钙钛矿氧化物2DEG表现出超过100，000 cm 2 V-1 s-1的电子迁移率，比迄今为止研究的钙钛矿型界面的电子迁移率高一个数量级以上。我们的研究结果为高迁移率全氧化物电子器件的设计铺平了道路，并为复杂氧化物介观物理的研究开辟了一条道路。
2013-09-09 cond-mat.mtrl-sci
How to Reliably Measure Carrier Mobility in Highly Resistive Lead Halide Perovskites with Photo-Hall Experiment
本文提出利用改进的光霍尔装置，通过调节四个数量级的光照强度，在高阻甲基铵铅碘化物中同时可靠提取空穴与电子迁移率及背景掺杂，揭示了光照引起的载流子类型转变并解释了文献中的迁移率差异。
2025-04-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Limits to Electrical Mobility in Lead-Halide Perovskite Semiconductors
半导体多晶薄膜生产成本低，可以沉积在柔性衬底上，但高性能电子器件通常使用单晶半导体，因为它们具有优异的电迁移率和较长的扩散长度。在这里，我们表明，多晶膜的金属卤化物钙钛矿（MHP）的电性能接近单晶在室温下。结合温度相关的太赫兹电导率测量和从头计算，我们揭示了一个完整的图片的电荷散射在单晶和多晶膜的CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$的起源。我们发现，Fröhlich散射的载流子与多声子模式是主要的机制限制迁移率，与晶界散射进一步降低迁移率的多晶薄膜。通过考虑光子重吸收，我们调和了单晶和薄膜之间电荷扩散长度的巨大差异。因此，MHP的多晶薄膜为太阳能电池以外的器件提供了巨大的希望，包括晶体管和调制器。
2021-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Microsecond Bias Polarity Switching Reveals Hidden Charge Dynamics at Halide Perovskite Interfaces
本文提出微秒级偏压极性切换（BiPS）时域技术，用于探测卤化物钙钛矿单晶的界面势垒、空间电荷和陷阱动力学，揭示埋藏界面电荷过程并区分电子与离子贡献，为接触评估和缺陷工程提供平台。
2025-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Hot Carrier Mobility Dynamics Unravel Competing Sub-ps Cooling Processes in Lead Halide Perovskites
卤化铅钙钛矿（LHP）薄膜太阳能电池的突出光伏性能特别归因于光生载流子的大扩散长度。这一特性背后的机制及其对LHP材料组成中各种阴离子和阳离子的依赖性仍然是一个活跃的辩论话题。在这里，我们应用时间分辨率< 200 fs的超宽带太赫兹光谱来探测不同化学成分的光激发钙钛矿样品的早期载流子迁移率动力学。对于不同的LHP，观察到载流子迁移率随时间常数在0.3至0.7 ps范围内的增加，其中在较短的激发波长下信号幅度较大。这一特点被分配到松弛的热载流子从低曲率区域的能带结构的谷底，在那里他们的有效质量占最大的流动性。初始光生载流子的迁移率动力学的依赖性表明，载流子冷却与极化子形成和弛豫相关的动态屏蔽效应竞争。提出了一个考虑所有竞争过程的动力学模型。基于该模型的模拟，使我们能够很好地拟合实验数据，并证明了动态屏蔽寿命的组成依赖性。
2019-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Using Light-Switching Molecules to Modulate Charge Mobility in a Quantum Dot Array
我们研究了偶氮苯衍生的光开关分子连接的两个CdSe量子点系统中的电子跳跃。该系统可以被认为是量子点超晶体的原型。根据我们最近的工作[Chu et al.J.Phys.Chem.C115，21409（2011）]中给出的计算策略，我们使用Marcus理论研究了分子连接、分子异构体（反式和顺式）和QD尺寸对电子跳跃速率的影响。我们的研究结果表明，分子连接有很大的影响，这两个异构体的系统。在能量最有利的连接中，顺式异构体在两个QD之间提供了显着更大的耦合，因此与反式异构体相比，电子跳跃速率更大。结果，QD阵列在低载流子密度、弱外部电场状态下的载流子迁移率在顺式构型中比反式构型高几个数量级。这是第一次演示使用量子点和偶氮苯的迁移率调制，这可能导致一种新型的开关器件。
2014-01-09 cond-mat.mtrl-sci
High-mobility field-effect transistor using 2-dimensional electron gas at the LaScO3/BaSnO3 interface
在两种钙钛矿氧化物（极性正交钙钛矿LaScO 3（LSO）和非极性立方钙钛矿BaSnO 3（BSO））的界面处发现了一种新的具有高迁移率的二维电子气（2DEG）系统。在BSO膜上沉积LSO膜时，测量电导增强和所得的2DEG密度（n2 D）。与已有的LaInO_3/BaSnO_3（LIO/BSO）极性界面的结果相比，我们将界面极化模型应用于LSO/BSO体系，LSO中的极化从界面开始只存在4个以上的赝立方晶胞，之后就像LIO/BSO界面一样消失了.基于自洽Poisson-Schrodinger方程的计算，LSO/BSO异质界面的n2 D与LSO厚度的关系与该模型一致。此外，在量子阱中的一个单一的子带的预测。使用导电界面和LSO作为栅极电介质，证明了仅由具有接近100 cm 2 V-1 s-1的高场效应迁移率（uFE）的钙钛矿氧化物组成的2DEG晶体管。
2021-10-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhanced Charge Transport in A-site Ordered Perovskite Derivatives A2A'Bi2I9 (A = Cs; A'= Ag, Cu): A First-Principles Study
本研究利用第一性原理与Boltzmann输运计算，揭示了A位有序Cs2A'Bi2I9 (A'=Ag, Cu)因较短的A'-I键长、增强的轨道耦合及较小的有效质量，使其载流子迁移率较Cs3Bi2I9提升3-4倍并降低各向异性，为光电器件应用提供了理论指导。
2025-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying polaronic effects on charge-carrier scattering and mobility in lead--halide perovskites
由于载流子与晶格之间的相互作用而形成的极化子已经被提出对卤化铅钙钛矿（LHP）中的载流子动力学具有广泛的影响。许多这些提议的基础假设是，载流子通过并入极化子而被“保护”免于散射。我们通过推导极化子散射率的表达式来测试这一假设，极化子散射率由极化光学声子和声子和电离杂质组成，我们计算了LHP MAPbI $_{3}$，MAPbBr $_{3}$和CsPbI $_{3}$中的电子。然后，我们使用系综蒙特卡罗方法计算电子极化子分布函数，满足玻尔兹曼方程，将相同的三个散射机制。通过对能带电子进行类似的计算，并将其结果与极化子的结果进行比较，我们得出结论，极化子的形成对LHP中载流子散射速率和迁移率的影响有限，这与最近文献中的说法相反。
2020-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Enabling two-dimensional electron gas with high room-temperature electron mobility exceeding 100 cm$^2$/Vs at a perovskite oxide interface
本文在BaSnO$_3$/LaInO$_3$外延界面可控创建二维电子气，室温电子迁移率达119 cm$^2$/Vs，为钙钛矿氧化物2DEG最高值，并借助分子束外延沉积模式实现远离衬底界面的原位优化。
2024-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band-Order Anomaly at the γ-Al2O3/SrTiO3 Interface Drives the Electron-Mobility Boost
过渡金属氧化物及其界面具有丰富的功能，具有巨大的技术潜力。然而，其在实际器件中的实现需要显著改善氧化物材料中相对较低的电子迁移率。最近，与典型的钙钛矿/钙钛矿LaAlO3/SrTiO3相比，在尖晶石/钙钛矿γ-Al2O3/SrTiO3界面处已经证明了约两个数量级的迁移率提高。我们探索这一现象背后的基本物理从直接测量的动量分辨电子结构的这个接口使用共振软X射线角分辨光电发射。发现γ-Al_2O_3/SrTiO_3中可动电子的轨道有序性异常，使STO顶层的电子态减少。移动电子系统的这种重排将电子密度推离界面，这减少了其与界面缺陷的重叠并削弱了电子-声子相互作用，这两种效应都有助于迁移率的提高。晶场分析表明，由于尖晶石型γ-Al_2O_3和钙钛矿型SrTiO_3之间的对称性破缺，导致了能带阶数的改变。利用基本对称性的带阶工程成为提高氧化物器件性能的另一条途径。
2021-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field Effect Transistor Based on KTaO3 Perovskite
利用KTaO 3单晶作为有源元件和溅射的非晶Al 2 O 3膜作为栅极绝缘体制造了n沟道累积型场效应晶体管（FET）。室温下器件的通断比为10^4，场效应迁移率为0.4cm^2/Vs，均优于以往报道的SrTiO 3 FET。场效应迁移率在200 K以下几乎与温度无关。我们的研究结果表明，Al_2O_3/KTaO_3界面是值得进一步研究的未来氧化物电子学的替代系统。
2003-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Intrinsic exciton transport and recombination in single-crystal lead bromide perovskite
本研究结合高纯度 CsPbBr3 单晶、瞬态光栅光谱与第一性原理计算，揭示26–300 K下激子输运由光学声子散射主导，并解释辐射寿命随温度升高的机制。
2025-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Multi-Pulse Terahertz Spectroscopy Unveils Hot Polaron Photoconductivity Dynamics in Metal-Halide Perovskites
金属卤化物钙钛矿（MHP）中热载流子的行为为理解材料中载流子-声子耦合的细节以及高效热载流子和载流子倍增太阳能电池的未来发展提供了有价值的基础。虽然在冷却过程中的载流子种群动力学已被深入研究，热载流子性质的演变，即热载流子迁移率，仍然在很大程度上未被探索。为了解决这个问题，我们引入了一种新的超快可见泵浦-红外推-太赫兹探测光谱（PPP-THz）来监测甲基碘化铅铵中冷却载流子的实时电导率动态。我们发现，在光学沉积能量的载流子，这是典型的带传输的流动性下降。令人惊讶的是，电导率恢复动力学是不相称的带内弛豫测量通过一个类似的实验与红外探针（PPP-IR），并表现出可忽略不计的热载流子的密度的依赖性。这些结果和动力学模型揭示了高度局域化的晶格加热对热电子态迁移率的重要性。这种集体极化子晶格现象可能有助于在MHP中观察到的不寻常的量子物理学，并且应该在利用热载流子的设备中考虑。
2021-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Route to Achieving Giant Magnetoelectric Coupling in BaTiO$_3$/Sr$_2$CoO$_3$F Perovskite Heterostructures
磁性材料中的原子的极化诱导自旋切换为设计和开发先进的自旋电子器件，特别是其中磁状态可以由电场控制的存储器件打开了可能性。我们采用密度泛函理论计算来研究钙钛矿型锶钴氟氧化物Sr $_2$ CoO $_3$ F（SCOF）在混合钙钛矿异质结构中的磁性，其中SCOF夹在两个铁电BaTiO $_3$（BTO）层之间。计算结果表明，通过改变BTO的极化方向，可以控制中心Co原子的自旋状态，即通过改变BTO的铁电极化相对于SCOF的相对取向，使其从高自旋态转变为低自旋态，从而产生了一种意想不到的巨磁电耦合，即$α_s \approx 21 \times 10 ^{-10}$ Gcm $^2$ /V.
2018-10-06 cond-mat.mtrl-sci
A Study of Apparent Symmetry Breakdown in Perovskite Oxide-based Symmetric RRAM Devices
提出并分析了一种基于氧化物薄膜材料Pr 1-xCaxMnO 3（PCMO）的对称双端非易失性RRAM器件的新模型。该模型由两个完全相同的半部分组成，它们完全由相同的电阻与脉冲电压磁滞回线串联在一起。即使建模的设备是物理对称的电流的方向，它被发现表现出切换的电阻与足够的振幅和不同极性的电压脉冲的应用。器件的宇称守恒的表观击穿归因于开关期间电极附近的活性材料层的电阻的变化。因此，切换是历史相关的，这是一个对于构建真正的非易失性存储器设备非常有用的特征。一个实际的对称设备，以前没有在文献中报道，并根据所提出的模型，在PCMO材料系统制造。这种新器件的电阻的测量产生了与模型的计算滞后曲线很好地匹配的实验滞后曲线，从而证实了由新的对称模型预测的特征。
2005-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Machine learning aided parameter analysis in Perovskite X-ray Detector
Shaanxi Normal University（陕西师范大学）；Ningbo University（宁波大学）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Northwestern Polytechnical University（西北工业大学）；City University of Hong Kong（香港城市大学）
本研究利用机器学习分析钙钛矿X射线探测器的15种内在性质与性能关系，发现带隙受B位金属原子序数影响，晶格长度参数对载流子迁移率-寿命乘积影响最大，并通过实验验证了模型的准确性。
2026-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Absence of lateral domain wall mobility in Zn1-xMgxO thin films
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
该研究发现Zn₁₋ₓMgₓO的极化反转无横向畴壁迁移率，通过垂直柱状丝形核实现，与钙钛矿的生长介导开关机制不同，明确了其形核主导的开关特性。
2026-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Matching Terahertz and Hall Mobilities as a Hallmark of Intrinsic Charge Transport in Metal-Halide Perovskites
Imperial College London（帝国理工学院）；Rutgers, the State University of New Jersey（新泽西州立罗格斯大学）
通过外延CsPbBr3单晶中OPTP与霍尔迁移率的一致性，证明软晶格钙钛矿中本征电荷传输可在毫米尺度实现，并建立本征迁移率基准方法。
2026-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Touching is believing: interrogating organometal halide perovskite solar cells at the nanoscale via scanning probe microscopy
基于CH3NH3PbI3和相关材料的卤化物钙钛矿太阳能电池已成为下一代光伏技术中最令人兴奋的发展，但涉及光载流子，离子缺陷，自发极化以及与众多晶粒，晶界和界面相互作用的分子振动和旋转的微观现象仍然没有得到充分的理解。事实上，仍然需要一种有效的方法来询问卤化物钙钛矿太阳能电池的局部光伏特性，一方面可以直接追溯到它们的微结构，另一方面与它们的器件性能相关。从这个角度来看，我们建议，扫描探针显微镜技术有很大的潜力，实现这样的承诺在纳米尺度，并强调一些最近的进展和挑战，沿着这条线的调查对本地探测的光电流，功函数，离子活动，极化开关，和化学降解。我们还强调了多模态成像、术中扫描、大数据分析和多学科合作的重要性，以便进一步研究充分理解这些复杂系统。
2017-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Hysteretic current-voltage characteristics and resistance switching at an epitaxial oxide Schottky junction SrRuO$_{3}$/SrTi$_{0.99}$Nb$_{0.01}$O$_{3}$
研究了在SrTi $_{0.99}$ Nb $_{0.01}$ O $_{3}$（Nb：STO）衬底上外延生长的SrRuO $_{3}$（SRO）薄膜的钙钛矿异质结的输运性质。SRO/Nb：STO界面的整流电流-电压（$I$ - $V$）特性与深功函数金属（SRO）和$n$型半导体（Nb：STO）组成的肖特基结一致。在$I$ - $V$特性中出现滞后，其中高电阻和低电阻状态分别由反向和正向偏置应力引起。电阻切换也通过施加1 $μ$ s - 10 ms持续时间的短电压脉冲来触发。
2004-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Influence of halide composition on the structural, electronic, and optical properties of mixed CH$_3$NH$_3$Pb(I$_{1-x}$Br$_x$)$_3$ perovskites calculated using the virtual crystal approximation method
采用密度泛函理论中的虚晶近似（VCA）方法研究了溴碘混合铅钙钛矿太阳电池CH $_3$ NH $_3$ Pb（I $_{1-x}$ Br $_x$）$_3$的结构、电子和光学性质.通过优化原子位置和晶格参数，将溴含量$x$从0.0增加到1.0，计算得到的晶格参数和能带隙分别与溴含量的线性和二次函数拟合，符合Vegard定律，与实验结果吻合较好。通过计算得到的激子结合能和光吸收系数，验证了VCA的计算结果与实验结果的一致性，并且混合卤化物钙钛矿材料具有较强的光吸收系数、较低的激子结合能和较高的载流子迁移率，适合于通过光吸收产生载流子，并且易于导电.进一步分析Pb和X（I $_{1-x}$ Br $_x$：虚原子）以及C和N之间的键长，我们强调当$x$ =0.2时，钙钛矿太阳能电池的稳定性明显提高。
2017-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Temperature and Pressure-driven Spin transitions and Piezochromism in a Mn-based Hybrid Perovskite
混合钙钛矿已经处于凝聚态研究的最前沿，特别是在主要与太阳能电池领域中的应用相关的器件应用的背景下。在这篇文章中，我们证明了几个新的功能，可以添加到阿森纳的混合钙钛矿，在外部刺激驱动的自旋跃迁以及压致变色。作为一个例子，我们研究了二甲基铵锰甲酸盐（DMAMnF），这是一种混合钙钛矿，在实验上进行了广泛的研究。我们表明，通过采用第一性原理DFT+U计算与从头算分子动力学计算的帮助下，DMAMnF显示温度和压力驱动的自旋跃迁，从低自旋$S=1/2$到高自旋$S=5/2$状态。这种转变是伴随着一个滞后，我们发现，这种滞后和转变温度是非常接近室温，这是理想的设备应用，特别是在存储器，显示器和开关设备。工作压力为几GPa，在标准实验室环境中可达到。我们发现，合作行为表现为滞后伴随的过渡主要是由弹性相互作用，辅助锰原子之间的磁超交换。最后但并非最不重要的是，我们证明了自旋转变与压色性，这也可能是重要的应用。
2021-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Collective octahedral tilting in ultrathin Ruddlesden-Popper perovskite under terahertz light
本研究通过第一性原理计算发现超薄Ruddlesden-Popper相Bi2FeO4存在两种稳定八面体倾斜相，提出利用太赫兹光实现可逆非易失性相变，并通过可见光反射光谱差异实现全光学读写。
2023-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Exploration of oxyfluoride frameworks as Na-ion cathodes
本研究通过密度泛函理论计算探索钙钛矿结构含过渡金属氧氟化物作为钠离子电池正极的潜力，发现富氟体系电压更高、稳定性更好，筛选出4种有望实验探索的候选成分。
2024-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Charge Transport in Mixed Metal Halide Perovskite Semiconductors
3D卤化铅钙钛矿的固有场驱动电荷传输行为的研究在很大程度上仍然是一项具有挑战性的任务，主要是由于在室温附近不期望的离子迁移效应。此外，在许多高性能3D钙钛矿组合物中甲基铵的存在引入了额外的不稳定性，这限制了可靠的室温光电子器件操作。在这里，我们解决了这两个挑战，并证明了基于不含甲基铵的混合金属（Pb/Sn）钙钛矿组合物的场效应晶体管（FET），其被广泛研究用于太阳能电池和发光二极管应用，不像它们的纯Pb对应物那样遭受离子迁移效应，并且可靠地表现出具有高迁移率的无滞后p型传输，达到5.4 $cm^2/Vs$，ON/OFF比接近$10^6$，标准化通道电导为3 S/m。降低的离子迁移也表现在具有低激活能的场效应迁移率的激活温度依赖性中，这反映了浅电子缺陷的显著密度。我们可视化的抑制面内离子迁移的含锡钙钛矿相比，其纯铅同行使用光致发光显微镜偏置下，并表现出有前途的电压和电流应力设备的操作稳定性。我们的工作建立了FET作为一个优秀的平台，为混合金属卤化物钙钛矿半导体的掺杂，缺陷和电荷传输物理提供基本的见解，以推进其在光电子器件中的应用。
2022-02-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Effect of Different Device Parameters on Tin Based Perovskite Solar Cell Coupled with In2S3 Electron Transport Layer and CuSCN and Spiro-OMeTAD Alternative Hole Transport Layers for High Efficiency Performance
采用SCAPS 1-D模拟了无铅环境友好的甲基碘化铵锡（CH 3 NH3 SnI 3）基太阳能电池。与传统的氧化钛（TiO 2）ETL不同，硫化铟（In 2S 3）由于其高载流子迁移率和优化的能带结构而被用作电子输运层（ETL）。采用传统的昂贵的螺环-OMeO 2（C81 H68 N4 O 8）和廉价的硫氰酸亚铜（CuSCN）交替作为空穴传输层（HTL），观察不同HTL对电池性能的影响。我们通过改变吸收层的厚度、缺陷密度、价带（VB）有效态密度和带隙、ETL的界面陷阱密度和缺陷密度等参数来研究电学测量的趋势。在最佳条件下，器件对CuSCN（HTL）和螺环-OMeCN（HTL）构型的效率分别为18.45%和19.32%。实验还观察到了工作温度、光波长和带间辐射复合率的影响。所有这些模拟结果将有助于通过替代常用的有毒铅基钙钛矿来制造环保高效的钙钛矿太阳能电池。
2020-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh oxygen ion mobility in ferroelectric hafnia
本研究通过第一性原理计算和深度学习分子动力学模拟，发现铁电开关可促进HfO₂中氧离子输运，实现超高迁移率，为结合铁电与离子导电性开发新材料提供新途径。
2023-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Engineering Symmetry Breaking Interfaces by Nanoscale Structural-Energetics in Orthorhombic Perovskite Thin Films
本文研究LaVO3/DyScO3薄膜中应变与氧八面体连通性竞争驱动的界面形成，发现薄膜通过体内原子级平整切换平面实现90度取向转变，并利用原子尺度表征与第二性原理建模揭示其结构弛豫机制，为纳米尺度功能系统设计开辟新途径。
2024-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier-Resolved Photo Hall Measurement in World-Record-Quality Perovskite and Kesterite Solar Absorbers
本文提出一种载流子分辨光霍尔技术，通过新恒等式和旋转平行偶极线交流场霍尔系统，首次在光照下同时获取世界纪录级钙钛矿与黄锡矿薄膜的载流子类型、密度、迁移率及复合寿命等关键参数。
2018-02-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
