Single Photon Emission from Single Perovskite Nanocrystals of Cesium Lead Bromide
经过几年的研究，基于半导体钙钛矿的光伏器件的功率转换效率已经达到~20%。伴随着在激光器、发光二极管和光电探测器等领域的其他有前途的应用的发现，人们很自然地会预测这些奇异的钙钛矿会带来什么进一步的兴奋。在这里，我们报告从一个简单的胶体方法合成的单CsPbBr 3钙钛矿纳米晶体（NC）的单光子发射的观察。与传统的金属硫族化合物纳米碳相比，这些CsPbBr 3纳米碳在类似的发射颜色下的吸收截面表现出近两个数量级的增加。此外，CsPbBr 3 NC的辐射寿命在室温和低温下都大大缩短，有利于单光子的极快输出。上述发现不仅为钙钛矿家族增加了一个新成员，用于集成到当前的光电架构中，而且还为单一钙钛矿NC在各种量子信息处理方案中的量子光应用铺平了道路。
2015-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Terahertz Kerr effect in a methylammonium lead bromide perovskite crystal
我们在CH $_3$ NH $_3$ PbBr $_3$单晶中观察到了强的近单周期太赫兹脉冲诱导的短寿命光学双折射。除了跟随平方泵浦电场的轮廓的瞬时贡献之外，记录的各向异性信号包含在$\sim$ 350 fs中衰减的指数分量、在$\sim$ 0.16 THz的频率下的欠阻尼振荡和具有高斯尾的中间皮秒弛豫过程。我们将这三个非平凡的特征分别与无机晶格中的克尔效应、太赫兹诱导的CH $_3$ NH $_3^+$阳离子的瞬态排列以及太赫兹脉冲在拉曼过程中激发的它们的相干旋转相关联。
2022-05-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Liquid-like Free Carrier Solvation and Band Edge Luminescence in Lead-Halide Perovskites
我们报告了一个强烈的温度依赖性的发光斯托克斯位移的电子光谱的混合和无机铅溴化钙钛矿单晶。这种行为与更传统的晶体半导体所表现出的行为形成鲜明对比。我们关联的电子光谱与反斯托克斯和斯托克斯拉曼振动光谱。介电溶剂化理论，最初开发的激发分子溶解在极性液体中，重现我们的实验观察。我们的方法，它调用了一个经典的德拜样弛豫过程，捕获的介电响应起源于一个非谐LO声子在约20毫电子伏（160厘米-1）的铅溴框架。我们调和液体的图片与更标准的固态理论的斯托克斯位移在晶体半导体。
2018-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Revisiting the pressure-induced phase transitions of Methylammonium Lead Bromide Perovskite
利用单晶与同步辐射粉末X射线衍射及光吸收，重新确定MAPbBr3高压相变序列、结构参数、体积模量与带隙演化机制。
2024-01-24 cond-mat.mtrl-sci
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
Colloidal quasi-2D Methylammonium Lead Bromide Perovskite Nanostructures with Tunable Shape and High Chemical Stability
本研究制备了准二维甲基铵溴化铅纳米带，揭示了配体、前驱体用量对其形貌（三维砖状颗粒、纳米带、纳米片）与尺寸的调控规律，阐释了形成机制并验证了其环境防潮稳定性。
2024-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Cation modified A2(Ba, Sr, and Ca)ZnWO6 cubic double perovskites: A theoretical study
采用基于密度泛函理论（DFT）的全势缀加平面波方法（FP-LAPW），结合GGA和mBJ交换关联势，对立方双钙钛矿结构A2 ZnWO 6（A = Ba，Sr和Ca）进行了研究.利用键长和总能量研究了结构的鲁棒性和稳定性。能带结构和态密度表明这些立方双钙钛矿都是间接宽带隙半导体。用mBJ（GGA）交换关联势计算了Ba_2ZnWO_6体系的禁带宽度为3.90 eV（2.97 eV），Ca_2ZnWO_6体系的禁带宽度为3.40 eV（2.8 eV）.我们的研究表明，阳离子位点修饰对物理和电子性质有很强的影响，与结构的鲁棒性。在碱金属阳离子位，Ba的晶格常数从8.19埃减小到7.9埃，电子带隙的变化遵循共同的阳离子规律。的电荷密度显示增强本地化的电荷附近的锌和氧的网站，增加碱金属阳离子的原子半径。此外，我们还讨论了A位阳离子改性对A2 ZnWO 6双钙钛矿的介电和光学性能的影响。
2017-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-cations doped into a Double Perovskite Semiconductor
本文报道了两种基于磁性离子掺杂的双钙钛矿氧化物Sr_2Ga_（1-x）Cr_xSbO_6（0.1 < x < 0.4）和Sr_2Ga_（1-x）Fe_xSbO_6（0.1 < x < 0.4）的固溶体。所有的组合物结晶在相同的空间群（I4/m）作为其未掺杂的母相Sr 2GaSbO 6，与三价磁性阳离子Cr 3+或Fe 3+部分取代非磁性Ga 3+在一个B-阳离子网站。Cr和Fe掺杂相显示出掺杂剂磁矩之间的主要反铁磁耦合，并表现出随着取代度的增加而减小的带隙。
2021-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Cation Vacancy Distribution in Doped LaMnO3+d Perovskites
本文研究了掺杂锰氧化物（La，M）MnO_（3 + δ）（M = Na，Ca）中阳离子空位的存在和分布与磁性的关系。结果表明，不同的晶体结构和掺杂离子类型的阳离子空位分布不同。特别是它表明，知识的总空位浓度是不够的，以充分表征锰氧化物的物理性质和它们的分布之间的钙钛矿结构的A和B网站起着至关重要的作用，应考虑在未来的研究。
2005-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Thermal Transport across Molecular Chains in Hybrid 2D Lead Bromide Perovskites
我们报告的热容和跨平面热导率的测量2D（CxH2x+1NH3）2[MAPbBr3]n-1PbBr4（MA =甲基铵）溴化铅钙钛矿（2D LHP）在室温下作为八面体层厚度的函数（n = 1，2，3）和有机间隔基链长（x= 4，5，6，7，8）。我们观察到超低的热导率（0.18-0.51 W/m K）的所有二维LHP研究，但令人惊讶的是最小的抑制相对于散装MAPbBr 3（0.5 W/m K）的热导率。发现交叉平面热导率作为八面体层厚度（0.18-0.26 W/m K，n=1-3）和有机链长度（0.18-0.51 W/m K，x=4-8）的函数单调增加。此外，我们测量的热容量，很好地描述了复合材料理论，这表明大容量的声子态密度内的分层结构的单独的有机和无机的子相。随着有机相分数的增加（即有机链长度的增加）热导率增加的显著观察结果表明沿着有序烷基链骨架的有效热传递。我们的实验结果同意最密切的预测模型的弹道声子输运扩散界面散射-而不是正常的热传导内的每个阶段。这项研究表明了合成2D LHP的潜力，其热导率超过了大块钙钛矿相，同时也揭示了2D LHP中相关的声子传输途径。
2023-03-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Room-temperature ferromagnetic insulating state in highly cation-ordered epitaxial oxide double perovskite
铁磁绝缘体（FMIs）是发展无耗散电子和自旋电子器件的重要组成部分。然而，由于铁磁性通常伴随着金属性，FMI在自然界中天生就很罕见。在这里，新颖的室温FMI薄膜的外延合成通过故意控制的比例的两个B-位阳离子的双钙钛矿Sr 2FeReO 6。与化学计量比的Sr 2FeReO 6中已知的铁磁金属相相比，具有高居里温度（Tc~400 K）和大饱和磁化强度（MS~1.8 μB/f. u.）发现在高度阳离子有序的富铁相。FMI态的稳定化是由于过量Fe形成了Fe ~（3+）-Fe ~（3+）和Fe ~（3+）-Re ~（6+）键合态。通过控制外延氧化物钙钛矿中的阳离子而出现的FMI态为开发新型氧化物量子材料和异质结构打开了大门。
2018-12-12 cond-mat.mtrl-sci
A New Perspective on the Role of A-site Cation in Perovskite Solar Cells
随着无机/有机混合钙钛矿太阳能电池（PSC）向更高效率的竞争变得高度竞争，迫切需要一种使载流子传输最大化以实现更高功率效率的设计方案。在这里，我们揭示了PSC的A位点阳离子在载体转运中的隐藏作用，这在很大程度上被忽视了，即，通过A位阳离子调谐纵光学（LO）声子的Frohlich电子-声子（e-ph）耦合。控制Frohlich极化子方向的关键是控制质子（或锂）与卤素离子的相互作用强度和配位数。与I的配位通过减少Born有效电荷或吸收I的LO运动来减弱电子-声子散射。该新原理公开了通过几种有前景的有机阳离子，包括羟铵阳离子（NH $_3$ OH $^+$）和可能的Li $^+$溶剂化甲胺（Li $^+$ NH $_2$ CH $_3$）比甲基铵阳离子更低的电子-声子耦合。对A位阳离子作用的新视角有助于提高电源效率和加速PSC的应用。
2017-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Super-Bandgap Electroluminescence from Cesium Lead Bromide
本研究发现通过CsPbBr3与PEDOT:PSS界面形成纳米晶体的量子限域效应，可实现峰值能量高出带隙0.7 eV的超带隙电致发光，为稳定钙钛矿LED蓝光发射提供了新策略。
2024-10-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Octahedral rotation-induced ferroelectricity in cation ordered perovskites
对电场可调的电、磁和轨道（EMO）材料的日益增长的需求重新引起了人们对复杂钙钛矿氧化物中的铁电性及其与EMO性质的耦合的兴趣。实现自发极化的历史设计策略涉及二阶Jahn-Teller（SOJT）活性阳离子的掺入。然而，挑战在于，这种机制仅限于特定的化学物质，并且所产生的极性畸变在很大程度上与EMO特性无关，从而限制了它们作为场可调谐多功能技术材料的用途。在这里，我们报告的晶体化学标准，绕过这些限制，并使新材料的合理设计显示八面体旋转诱导铁电性-一种创新的路线，实现电极化的强度，而不需要SOJT阳离子-从非极性积木。该策略利用了中心八面体旋转模式，其强烈耦合到EMO性质，以及在非极性$AB$ O $_3$钙钛矿中通常观察到的阳离子排序。通过将可切换的电极化的强度与过渡金属氧八面体的连接性结合，可以对材料性质进行电场控制。
2012-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Mixed Formamidinium-Methylammonium Lead Iodide perovskite from first-principles: Hydrogen-bonding impact on the electronic properties
具有混合有机阳离子如甲基铵和甲脒鎓的杂化钙钛矿由于其改善的稳定性和改变组成来调节其性质的能力而引起了人们的兴趣。在这项工作中，我们报告的局部变化的结构和电子性质的混合A-位阳离子MA/FA碘化铅钙钛矿FAXMA 1-XPBI 3评价静态第一性原理计算在某些结构中的有机阳离子的取向的结果，从检查一些组合物的能量景观。在A位的阳离子置换形成固溶体导致无机PbI 6八面体的倾斜增加：在富FA化合物中，FA被较小的阳离子如MA置换是为了补偿较小阳离子提供的减少的空间填充，而在富MA化合物中是为了扩大较大阳离子所需的空间。事实上，八面体倾斜的影响超过了确定这些有机阳离子混合物的带隙的晶胞尺寸。计算结果表明，纯化合物中碘阴离子的氢键所起的关键作用在阳离子混合钙钛矿中得以保留。结果发现，MA-I键保持强于FA-I键在整个组合物范围内，无论单位细胞的膨胀作为FA含量的增加。我们的计算揭示了氢键如何稳定非成键的I-5 p轨道，空间上垂直于Pb-I-Pb键轴，当H-I相互作用发生时降低它们的能量，这将解释氢键在混合钙钛矿的结构稳定中的众所周知的作用。这些结果有助于理解在卤化铅钙钛矿物理中A位阳离子混合所起的作用。
2021-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Preserving the Stoichiometry of Triple-Cation Perovskites by Carrier-Gas-Free Antisolvent Spraying
在溶液处理的卤化铅钙钛矿层的制造过程中使用抗溶剂越来越普遍。通常，在旋涂过程中通过移液来施加抗溶剂，这通常不可逆地改变钙钛矿层的组成，导致在钙钛矿层的表面和本体处形成PbI2。在这里，我们证明了通过经由无载气喷涂施加反溶剂，钙钛矿层的化学计量比得到更好的保持。因此，在倒置结构中制造的三重阳离子光伏器件的光伏性能得到增强，这主要是由于开路电压的增加。通过探索不同体积的反溶剂，我们表明，喷雾少至60 μ L的结果，在设备与功率转换效率高达21%。此外，具有喷雾的反溶剂的太阳能电池比通过吸移反溶剂制造的太阳能电池更稳定。
2022-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Cation and anion substitutions in hybrid perovskites: solubility limits and phase stabilizing effects
有机或无机（A）金属（M）卤化物（X）钙钛矿（AMX 3）是为开发高效、低成本和多结太阳能转换器件奠定基础的半导体材料。目前，使用含有甲基铵、甲脒、Cs和Rb以及碘、溴和氯作为阴离子的混合组合物获得最佳效率。了解基本性质，如晶体结构及其对带隙的影响，以及它们的相稳定性是必不可少的。在本系统的研究中，X射线衍射和光致发光光谱被应用于评估具有混合成分的混合钙钛矿的结构和光电性能。
2018-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the impact of organic cation passivation on structural and optoelectronic properties of two-dimensional perovskites thin films
本文通过DFT计算系统研究17种有机阳离子对二维钙钛矿薄膜的钝化效应，揭示其酸碱作用与氢键机制，并筛选出FPEA、PEA和BtA三种最具应用潜力的阳离子。
2024-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Relating the dynamics of photo de-mixing in mixed bromide-iodide perovskites to ionic and electronic transport
研究通过分析混合溴碘钙钛矿中光去混现象的动力学与离子、电子输运的关系，揭示了其机制及可逆性，并探讨了表面封装对去混过程的影响。
2025-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Orbital Engineering in Three Dimensional Halide Perovskites towards Two Dimensional Properties with Strong Anisotropy
双钙钛矿A2 B（I）B（III）X6（A=一价阳离子; B（I）/B（III）=金属阳离子; X =卤素）作为无Pb（II）替代物的发现引起了广泛关注，使得可以引入d-区金属阳离子（例如，d 0和d10）转化为卤化物钙钛矿。然而，目前，有相当有限的见解为d-区金属阳离子为基础的卤化物钙钛矿的潜在的成键轨道。在这里，我们提出了一种轨道工程策略，通过合理控制金属阳离子的d轨道与卤化物p轨道杂化，在三维（3D）卤化物钙钛矿中构建二维（2D）电子结构。以Cs_2Au（I）Au（III）I_6为例，利用第一性原理计算，证明了通过两种不同d轨道构型的金属阳离子的结合，可以同时实现导带和价带的平坦化.预测的载流子迁移率在Cs2 Au（I）Au（III）I6中沿面内和面外方向显示出巨大的各向异性，进一步证实了2D电子性质。此外，还观察到了各向异性的静态双电子常数和杨氏模量。更重要的是，发现Cs2 Au（I）Au（III）I6在卤化物钙钛矿中具有优异的机械柔性和超小的剪切模量。我们的工作为实现三维卤化物钙钛矿的低维电子特性提供了有价值的指导。
2019-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Static and Dynamic Disorder in Formamidinium Lead Bromide Single Crystals
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Crete（克里特大学）
本研究通过多技术手段揭示了甲基胺铅溴化物单晶中静态与动态无序的相互作用及其对晶体结构和相变的影响。
2022-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Interplay between organic cations and inorganic framework and incommensurability in hybrid lead-halide perovskite CH3NH3PbBr3
混合铅-卤化物钙钛矿中的有机-无机耦合是使这些新兴材料的出色光伏性能合理化的核心问题。在这里，我们比较和对比的混合CH 3 NH3 PbBr 3和无机CsPbBr 3铅卤化物钙钛矿的结构和动力学的演变与温度，使用拉曼光谱和单晶X-射线衍射。结果表明，它们的有序-无序转变之间形成鲜明对比，突然的混合，而无机钙钛矿平滑。X射线衍射观察到一个中间的无公度相之间的有序和无序相在CH 3 NH3 PbBr 3。低频拉曼散射捕获的外观的一个尖锐的软模式的无公度相，归因于理论预测的amplitudon模式。我们的工作突出了有机阳离子CH 3 NH3+和铅卤化物框架的结构动力学之间的相互作用，并揭示了有机和无机部分的倾向之间的竞争，以最大限度地减少混合钙钛矿结构的无公度相的能量。
2017-08-29 cond-mat.mtrl-sci
High-Efficiency Light-Emitting Diodes based on Formamidinium lead bromide nanocrystals and solution processed transport layers
采用ZnO纳米粒子电子传输层和共轭聚合物空穴传输层的结构制备了发光二极管。所得到的LED表现出最大的外量子效率为6.04%，亮度为12998 Cd/m2和稳定的电致发光在519 nm。重要的是，通过采用溶液处理的传输层、在室温和空气中合成的甲脒溴化铅纳米晶体（CH（NH 2）2 PbBr 3 NC）（不使用Schlenk线）以及基于原子层沉积以使NC膜不溶解的程序，已经实现了这样的高效率和亮度。所获得的纳米碳显示出90%的光致发光量子产率，其在薄膜制造时被保留。结果表明，在超高真空下蒸镀的钙钛矿型NC LED不需要使用传输层就可以实现高性能。
2019-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Characterizing the Influence of Charge Extraction Layers on the Performance of Triple-Cation Perovskite Solar Cells
选择合适的电荷传输层和抑制吸收层界面处的非辐射复合对于最大化卤化物钙钛矿太阳能电池的效率至关重要。本工作采用不同的富勒烯基电子输运层和不同的自组装单分子膜作为空穴传输层制备了高质量的钙钛矿薄膜和器件。然后，我们对各种不同的电学，光学和基于光电发射的表征技术进行了比较研究，以量化太阳能电池，各个层以及重要的是它们之间的界面的特性。此外，我们强调了不同测量的局限性和问题，通过结合不同的方法和不同的策略从实验原始数据中提取信息所获得的见解。
2023-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Azetidinium Lead Iodide for Perovskite Solar Cells
杂化有机-无机钙钛矿已被确立为新兴光致发光的良好候选材料，据报道器件效率超过22%。目前只有两种有机阳离子，甲基铵和甲脒，它们产生具有适合光伏器件的带隙的3D钙钛矿。许多计算研究已经将氮杂环丁烷钥鉴定为用于合成有机-无机钙钛矿的潜在的第三阳离子，但是迄今为止还没有公开含氮杂环丁烷钥的钙钛矿的实验报告。在这里，我们首次制备了氮杂环丁烷碘化铅，并表明它是一种稳定的亮橙色材料，可以成功地用作太阳能电池的吸收层。我们还表明，它是可能的，使混合阳离子装置通过添加氮杂环丁烷阳离子甲基铵碘化铅。与甲基铵碘化铅电池相比，混合的氮杂环丁烷鎓-甲基铵电池显示出改善的性能和降低的滞后。
2017-03-21 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
Cation Dynamics in Hybrid Halide Perovskites
混合卤化物钙钛矿半导体表现出复杂的动力学无序，同时也具有理想的光电应用，包括光电子学的性能。然而，这些材料在结构和组成上不同于由四面体配位元素组成的“传统”化合物半导体，其平均价电子数为硅。如这里所讨论的，混合卤化物钙钛矿的额外的动态自由度是其许多潜在的变革性物理性质的基础。这些材料的原子动力学的中子散射和光谱学研究已经产生了重要的见解的功能特性。具体来说，非弹性中子散射已被用来阐明声子能带结构，和准弹性中子散射（QENS）揭示了性质的不相关的动力学有关的分子重新取向。了解这些复杂的半导体动力学阐明了温度依赖的相稳定性和起源的缺陷容忍电子输运从高度极化的介电响应。此外，混合钙钛矿的动态自由度为应用工程和创新提供了额外的机会。
2020-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Multi-scale model for disordered hybrid perovskites: the concept of organic cation pair modes
我们利用相对论密度泛函理论（DFT）研究了有机-无机杂化钙钛矿$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^{}\text{PbI}_3^{}$的性质。为了我们的分析，我们引入了$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^+$“对模式”的概念，即两个相邻的$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^+$阳离子的特征相对取向。在我们之前的工作[Phys. Rev. B \textbf{94}，045201（2016）]中，我们确定了单个$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^+$阳离子在晶胞中采用的两个优先取向。通过应用对称操作，相关对的总数可以从产生的196个组合减少到仅25个。对几种$2\!\times\!2\!\times\!2$超原胞模型的DFT计算结果揭示了总能量、带隙和能带结构与$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^+$阳离子分布和对模的关系。然后，我们分析了一系列的$4\!\times\!4\!\times\!4$超原胞模型与无序$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^+$阳离子的对模式分布。我们的研究结果表明，对角取向的$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^+$阳离子是罕见的优化$\text{CH}_3^{}\text{NH}_3^{}\text{PbI}_3^{}$超晶胞结构。在…
2018-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Stabilization of interfaces for double-cation halide perovskites with AVA2FAPb2I7 additives
本研究通过引入AVA2FAPb2I7添加剂稳定CsFAPbI3钙钛矿异质结构，抑制热循环相变和界面腐蚀，提升器件稳定性。
2025-02-28 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
Revealing the role of organic cations in hybrid halide perovskites CH3NH3PbI3
混合卤化物钙钛矿CH $_{3}$ NH $_{3}$ PbI $_{3}$已经使太阳能电池达到约18\%的效率，展示了在太阳能领域中没有先例的改进步伐。尽管取得了这样的爆炸性进展，但这种材料成功背后的微观起源仍然存在争议，有机阳离子在光捕获过程中所起的作用仍然不清楚。在这里范德华校正的密度泛函理论计算表明，有机分子的取向起着决定材料的电子性质的基本作用。例如，如果CH $_{3}$ NH $_{3}$沿着（011）类方向取向，则PbI $_{6}$八面体笼将扭曲，并且带隙将变为间接的。我们的研究结果表明，分子的旋转，随之而来的动态变化的能带结构，可能是在起源的慢载流子复合和CH $_{3}$ NH $_{3}$ PbI $_{3}$优越的转换效率。
2015-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Effect of small cation occupancy and anomalous Griffiths phase disorder in nonstoichiometric magnetic perovskites
本文报道了非化学计量比钙钛矿锰氧化物La_（0.8-x）Sr_（0.2-y）Mn_（1+x+y）O_3的结构、磁性、磁热和Griffiths相（GP）无序。价态和结构相的测定证明，在大气合成条件下，较小的阳离子Mn 2+和Mn 3+不会占据钙钛矿的A位。相同的分析也支持钙钛矿的A位中的空位在B位中诱导类似的空位。La ~（3+）和Sr ~（2+）离子在空位A位的取代对磁相变温度（TC）的影响是相反的，这可以用电子带宽的变化来解释。在Sr取代的化合物中观察到GP的异常非线性变化。Mn 3 +-Mn 4+对（表示为二聚体）聚集成小的铁磁团簇，已被确定为发生GP的原因。二聚体形成的阈值限制解释了所观察到的GP形成的非线性行为。Sr取代的化合物由于其尖锐的磁性转变而表现出相对较大的等温熵变（在μ 0 H= 2 T时最大为3.27 J/kgK），而La取代的化合物的磁化强度的宽范围变化提高了相对冷却能力（在μ 0 H= 2 T时最大为98 J/kg）。
2021-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Induced Phase Transition Versus Amorphization in Hybrid Methylammonium Lead Bromide Perovskite
本研究借助同步辐射粉末X射线衍射与光吸收实验，发现CH3NH3PbBr3在4.6 GPa发生第三次晶态相变而非非晶化，并保持晶态至7.6 GPa。
2023-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomic structure of metal-halide perovskites from first principles: The chicken-and-egg paradox of the organic-inorganic interaction
我们用相对论密度泛函理论研究了有机-无机杂化钙钛矿CH_3NH_3PbI_3及其三个近亲CH_3NH_3SnI_3、CH_3NH_3PbCl_3和CsPbI_3。长程范德华力（vdW）相互作用被纳入Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）交换相关功能使用Tkatchenko-Scheffler成对计划。我们的研究结果表明，氢键，这是很好地描述了PBE功能，这些系统的结构参数，包括有机阳离子的位置和取向，以及无机框架的变形起着决定性的作用。无机骨架变形的大小敏感地依赖于有机阳离子的取向，并直接影响杂化钙钛矿的稳定性。我们的研究结果表明，有机和无机组分相互补充：有机阳离子的低对称性是无机骨架变形的起源，这有助于混合钙钛矿结构的整体稳定。这种稳定性是间接影响vdW相互作用，这导致更小的晶胞体积比PBE，因此调制的有机阳离子和无机框架之间的相互作用。VDW引起的晶格常数修正是系统相关的，并导致PBE+VDW晶格常数与实验符合得很好。通过分析vdW的贡献，获得了进一步的见解。在所有基于碘化物的混合钙钛矿中，有机阳离子和碘阴离子之间的相互作用提供最大的晶格常数变化，其次是碘-碘和有机阳离子-重金属阳离子相互作用。这些修正遵循在我们的研究中考虑的范围内的晶格常数几乎线性的依赖关系，因此近似添加剂。
2016-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Design of Lead-Free Inorganic Halide Perovskites for Solar Cells via Cation-Transmutation
具有原型材料CH $_{3}$ NH $_{3}$ PbI $_{3}$的杂化有机-无机卤化物钙钛矿最近作为低成本和高性能的光伏吸收体引起了强烈的兴趣。尽管其太阳能电池实现了超过20%的高功率转换效率，但在大规模商业化之前需要解决两个关键问题-与其固有材料不稳定性相关的不良器件稳定性和由于水溶性Pb $^{2+}$引起的毒性。在这里，我们解决这些问题，利用阳离子嬗变的策略，设计稳定的无机无铅卤化物钙钛矿太阳能电池。该想法是将两个二价Pb $^{2+}$离子转化为一个单价M $^{+}$和一个三价M $^{3+}$离子，形成双钙钛矿结构的丰富的季卤化物类。通过第一性原理计算我们发现这类材料具有良好的抗分解相稳定性和宽范围可调的光电性能。与photophoric-functionality-directed材料筛选，我们确定了11个最佳的材料具有固有的热力学稳定性，合适的带隙，小的载流子有效质量，和低激子结合能作为有前途的候选人，以取代铅基光伏吸收剂在钙钛矿太阳能电池。还确定了此类材料的相稳定性和电子性质的化学趋势，为用它们制造的钙钛矿太阳能电池的开发提供了有用的指导。
2017-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Exciton Bohr radius of lead halide perovskites for photovoltaic and light-emitting applications
本研究提出两种基于净激子能的理论方法，可同时测定卤化铅钙钛矿的激子玻尔半径与介电常数、以及激子结合能，揭示介电限域的影响并解释碘化物钙钛矿更适用于光伏器件的原因。
2025-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Insights into cation ordering of double perovskite oxides from machine learning and causal relations
这项工作使用第一原理理论计算结合机器学习（ML）和因果关系研究了双钙钛矿阳离子排序的起源。我们考虑了过渡金属离子族中A、A '、B和B'的各种氧化态，以构建不同的组成空间。采用传统ML分类算法（如随机森林（RF））的传统框架与适当的特征（包括几何驱动和关键结构模式）相结合，可以高度准确地预测A位点阳离子排序（约98%）。我们已经评估了ML模型的准确性，通过分析决策路径，分配概率置信区间，最后引入一个直接的非高斯非循环结构方程模型来研究因果关系。我们的研究表明，结构模式是划分层状，柱状和岩盐有序的最重要的特征。对于清晰的分层有序，A和A'之间的电荷差异是最重要的特征，这反过来又取决于B，B'电荷分离。基于ML模型的输出，我们设计了具有这些特征的函数形式，以导出形成清晰分层排序的能量差异。在朗道自由能膨胀中，倾斜、旋转和A位反铁电位移之间的三线性耦合成为A位阳离子有序形成的必要条件。
2022-06-21 cond-mat.mtrl-sci
The pursuit of stability in halide perovskites: the monovalent cation and the key for surface and bulk self-repair
我们发现，对于每个不同的APbBr 3单晶（A= CH 3 NH3+，甲基铵（MA）; HC（NH 2）2+，甲脒（FA）;和铯，Cs+），在表面或本体处的降解和愈合之间存在显著差异。使用1-和2-光子显微镜和光漂白，我们得出结论，动力学占主导地位的表面，和热力学的体积稳定性。荧光寿命成像显微镜，以及从其他几种方法的结果，涉及（受损）状态的卤化物钙钛矿（HaP）光漂白后，其修改的光学和电子性能。A阳离子类型强烈影响恢复和降解的动力学和热力学：FA以更快的自我修复最好地修复了本体材料; Cs+最好地保护了表面，是A阳离子中挥发性最小的，并且可能通过O-钝化; MA通过与Pb 2+结合的甲胺光解离来钝化缺陷。DFT模拟不仅提供了洞察后一个结论，但也显示了Br 3-缺陷的重要性和稳定性。这些结果使混合A-阳离子材料用于优化太阳能电池稳定性和基于HaP的器件的整体性能的使用合理化，并为设计新的HaP变体提供了基础。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization reversal in mixed ferrite-chromite perovskites with non magnetic cation on the A-site
在这项工作中，我们进行了Monte Carlo模拟RFe $_{1-x}$ Cr $_x$ O $_3$与R = Y和Lu的经典模型，比较实验和平均场计算的数值模拟。在所分析的化合物中，反对称交换或Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用由于反铁磁有序自旋的倾斜而引起弱铁磁性。该模型能够再现实验观察到的磁场冷却过程中的中间$x$值和临界温度的依赖性与$x$的磁化反转（MR）。根据Fe $^{3+}$和Cr $^{3+}$离子间DM相互作用强度随x值的变化，分析了MR存在的条件。
2016-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic Double Perovskite Semiconductors with Tunable Properties
我们成功地掺杂磁性沉默的双钙钛矿半导体Sr 2GaSbO 6诱导铁磁性和调整其带隙，与Ga 3+部分取代的磁性三价阳离子Mn 3+，在一个刚性的阳离子序与Sb 5+。我们的新的铁磁半导体Sr 2Ga 1-xMnxSbO 6双钙钛矿，它在四重对称性（空间群I4/m）结晶，并具有可调的铁磁有序温度和带隙，表明双钙钛矿的磁性离子掺杂是一个生产性的途径，获得材料的应用在下一代氧化物为基础的自旋电子器件。
2021-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Resonantly pumped bright-triplet exciton lasing in caesium lead bromide perovskites
令人惊讶的是，最近在卤化铅钙钛矿中观察到高度发射的三重态，这说明了与其他半导体相比，它们的数量级更亮的光学信号和高量子效率。这使得它们在未来的光电应用中具有吸引力，特别是在明亮的低阈值纳米激光器中。虽然非共振泵浦激光从所有无机铅卤化物钙钛矿现在是一个有吸引力的途径，可扩展的低功率激光源的纳米光电子学，在这里，我们展示了一个共振光泵浦方案的快速三重态CsPbBr3纳米晶体。该方案使我们能够实现偏振三重态激光源，大大提高了一个数量级的相干信号，同时抑制非相干的贡献。结果是具有高度吸引人的技术特性的源，包括明亮和偏振的信号，以及可以被过滤以增强光谱纯度的高受激自发发射信号对比度。发射是通过选择性泵浦纳米晶体中玻尔半径约10 nm的弱限制激子态产生的。在具有四重对称性的纳米晶体中，激子的精细结构是由能量分裂引起的。我们使用线性偏振器来解决两个折叠的非简并的三重态激子的子级，并使用光致发光激发光谱来确定的状态的能量之前，它共振泵浦。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhancing Intrinsic Stability of Hybrid Perovskite Solar Cell by Strong, yet Balanced, Electronic Coupling
在过去的几年里，混合有机-无机钙钛矿太阳能电池（PSC）的飞速发展震惊了社会。效率已经达到商业化所需的水平;然而，不稳定性阻碍了其在市场上的部署。在这里，我们报告了化学稳定PSC吸收剂的机制。我们建议用替代的分子阳离子取代广泛使用的甲基铵阳离子（\ce{CH3NH3+}），从而允许阳离子和\ce{PbI6}八面体之间增强的电子耦合，同时将带隙能量保持在适合太阳能电池的范围内。该机制利用在材料组分的电负性和所产生的离子静电相互作用之间建立平衡。计算证明了增强电子耦合的概念，并因此的稳定性，通过探索稳定功能的\ce{CH3PH3+}，\ce{CH3SH2+}，和\ce{SH3+}阳离子，在其他几个可能的候选人。因此，化学稳定性的增强是由于八面体中阳离子和卤化物之间强而平衡的电子耦合。这将解决PSC的不稳定性问题，并使其成为硅基太阳能电池技术的低成本竞争对手。
2016-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Weak Host Interactions Induced Thermal Transport Properties of Metal Halide Perovskites Deviating from the Rattling Model
针对金属卤化物钙钛矿反常热输运现象，本文提出新弹簧模型，证明八面体结构间的弱相互作用导致其热输运偏离 rattling 模型，为设计极低热导率材料提供新见解。
2024-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Effect of inorganic cation mixing on hybrid halide perovskites using density functional theory for application in single and multi junction photovoltaics
本工作旨在利用第一性原理密度泛函理论（DFT）方法研究混合阳离子（混合甲基铵+无机阳离子）卤化物钙钛矿，以寻找其在钙钛矿基光化学中的潜在应用。这是对作者之前关于混合卤化物和无机卤化物钙钛矿的高通量筛选的两项研究的补充。这项工作涉及将一定量的无机阳离子混合到有机部位（甲基铵），并研究所得物的电子结构。63个钙钛矿在其计算的稳定相进行了模拟，并预测了它们的带隙。带隙是预测的重要参数，因为这些表明它们有可能用作光电器件。从计算的带隙，37个钙钛矿被预测为适合于单结以及多结太阳能电池应用，7个不适合于单结或多结太阳能电池，其余21个适合于多结但不适合于单结太阳能电池。该研究还显示了有趣的过渡的性质的带隙从间接到直接，反之亦然，引起约50%的无机阳离子混合。
2021-10-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ambiguity in B-Site cation ordering: A Case study of the double perovskite Ca$_2$CoNbO$_6$
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术研究所）；Zavoisky Physical-Technical Institute, Federal Research Center “Kazan Scientific Center of RAS”（扎沃伊斯基物理技术研究所，俄罗斯科学院鞑靼斯坦科学中心联邦研究中心）；Kazan (Volga Region) Federal University（喀山（伏尔加沿岸）联邦大学）；Institute of Solid State Chemistry of the Russian Academy of Sciences (UB)（俄罗斯科学院固体化学研究所（乌拉伯分支））
通过实验与理论结合的方法研究Ca$_2$CoNbO$_6$中Co/Nb分布及其对磁性和输运性质的影响，发现Co为高自旋Co$^{3+}$态，存在短程有序和部分无序，电输运遵循小极化子跳跃机制。
2026-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Steric engineering of point defects in lead halide perovskites
本研究通过第一性原理模拟分析混合A位阳离子钙钛矿MA$_{1-x}$Cs$_x$PbI$_3$，发现阳离子混合使碘间隙空穴捕获速率提升八个数量级，并提出利用空间位阻效应控制载流子捕获速率的新机制，为开发具有目标缺陷性能的晶体材料提供通用方法。
2023-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Role of the Adsorption of Alkali Cations on Ultrathin $n$-Layers of Two-dimensional Perovskites
本研究通过DFT-D3计算，探究碱金属阳离子对二维钙钛矿超薄膜表面缺陷的钝化作用，为提升光伏材料稳定性提供理论依据。
2024-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exploring the structural , electronic and magnetic properties of cation ordered 3d-5d double perovskite Bi$_2$FeReO$_6$ and Bi$_2$FeIrO$_6$ thin-films from first-principles
我们报道了Bi基3 $d$-5 $d$有序双钙钛矿氧化物（A $_2$ BB $^\prime$ O $_6$）的第一性原理研究，其中3 $d$原子（Fe）在B位，5 $d$原子（Re，Ir）在B $^\prime$位，同时保持高度可极化离子（Bi $^{3+}$）在A位。我们发现，在共格异质外延下，Bi $_2$ FeReO $_6$ }表现出应变驱动的反铁磁绝缘体到亚铁磁半金属的转变，而Bi $_2$ FeIrO $_6$表现出关联驱动的铁磁绝缘体到亚铁磁半金属的转变，计算的磁矩为5 $μ_B$ /f. u.和3 $μ_B$ /f.u.，分别这些性质以及绝缘相中的低带隙使得化合物对自旋电子学应用有吸引力。此外，在Bi $_2$ FeIrO $_6$中，导电和价态位于不同的过渡金属亚晶格上，这意味着在光激发时更有效的电子-空穴分离，这是光伏应用的期望特征。
2019-06-28 cond-mat.mtrl-sci
A-site Cation disorder engineering in Ruddlesden-Popper Layered Perovskite Oxide La2(Ba,Sr)In2O7 for Ferroelectricity
该研究在 La2Ba1-xSrxIn2O7 中通过 A 位 Sr/Ba 取代与阳离子无序诱导极性 A21am 相，揭示混合非本征铁电机制并实现室温铁电性。
2025-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Nickel Doping Unlocks Ambient-condition Photostability in Individual Cesium Lead Bromide Perovskite Quantum Dots
针对环境条件下单光子源难以同时满足可扩展、稳定等需求的问题，本文通过改进LARP法合成Ni掺杂CsPbBr3量子点，实现环境下超10分钟光稳定、>99%单光子纯度，为量子通信光源提供新方案。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
LaSrVMoO$_6$: A case study for $A$-site covalency-driven local cationic order in double perovskites
LaSrVMoO $_6$中的一种不寻常的原子尺度化学涨落，在La，V和Sr，Mo富相的窄补丁方面，已详细探讨，以了解这样的化学状态的起源。平衡合成参数的详尽调整表明，相分离的程度永远不会被熔化到低于单位晶胞尺寸，使得不可能实现常规的$B$ -位点有序结构，这确立了所观察到的具有几埃的最小尺寸的“不均匀”片状结构在LaSrVMoo $_6$中是现实的。因此，另一种类型的局部化学顺序，迄今为止未知的双钙钛矿，在这里得到介绍。X射线衍射，电子显微镜元素图谱，磁性，和各种光谱的研究已经进行了样品，在不同的条件下合成。这些实验结果与{ \it ab-initio}电子结构计算相结合表明，LaVO $_3$中典型的La-O共价性所获得的能量稳定性导致了La、V和Sr、Mo离子的优先接近，并导致了片状结构。
2012-04-16 cond-mat.mtrl-sci
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
Kinetics and thermodynamics of the degree of order of the B cations in double-perovskite Sr2FeMoO6
在这里，我们表明，在双钙钛矿型磁阻，Sr 2FeMoO 6，B-位阳离子（Fe/Mo）的顺序是由动力学或热平衡取决于温度范围内控制。为了增强有序性，因此需要在中等温度下的长合成期。就业的一个特殊的吸氧剂控制的低O2压力封装技术的样品合成，使我们能够使用长时间的加热没有明显的蒸发钼，从而达到热平衡状态和高度的B位阳离子秩序。在1150 ℃长时间（> 36小时）烧成的样品，获得了3.7 ~ 3.9 μ B的最高Ms值。
2003-09-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
