On the Adsorption Mechanism of Caffeine on MAPbI3 Perovskite Surfaces: A Combined UMC--DFT Study
最近，实验表明，钙钛矿MAPbI $_3$的性能和热稳定性在吸附咖啡因分子层后得到改善。在这项工作中，我们使用了一种混合的方法，结合非耦合蒙特卡罗（UMC）和密度泛函理论（DFT）模拟进行详细和全面的研究咖啡因分子的吸附机制的表面上的MAPbI $_3$。结果表明，咖啡因分子在MAPbI $_3$表面的吸附距离为2.0 nm，吸附能量为-0.3 eV。咖啡因/MAPbI $_3$复合物具有2.38 eV的直接带隙，其中两个平坦的带隙内带距离价带顶部1.15和2.18 eV。尽管咖啡因的存在不会显著改变能带能级，但MAPbI $_3$ /钙钛矿的相互作用足以影响能带的分散，特别是导带。
2021-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-related states in MAPbI$_3$ halide perovskite single crystals revealed by the photoluminescence excitation spectroscopy
用光致发光激发光谱研究了5 K温度下MAPbI $_3$卤化物钙钛矿单晶。两种非相互作用类型的状态被确定：束缚激子和缺陷相关的状态。用低于束缚激子共振的光能激发晶体，揭示了复杂的低密度缺陷发射，否则被束缚激子的发射所隐藏。提出了一种分离这些缺陷相关的发光光谱的方法，并对这种发射机制进行了深入的研究。这项研究的结果开辟了卤化物钙钛矿半导体中低密度缺陷和掺杂剂探索的领域。
2020-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Piezoelectric Response in Hybrid Lead Halide Perovskite Thin Films via Interfacing with Ferroelectric PbZr$_{0.2}$Ti$_{0.8}$O$_3$
我们报告了一个超过10倍的压电系数$d_{33}$的多晶CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$（MAPbI $_3$）薄膜界面时，他们与铁电PbZr $_{0.2}$ Ti $_{0.8}$ O $_3$（PZT）。压电响应力显微镜（PFM）的研究显示，$d_{33}^{MAPbI_3}$值约为0.3 pm/V的MAPbI $_3$沉积在Au和ITO表面，与小的相位角波动的长度尺度小于晶粒尺寸。与此形成鲜明对比的是，在外延PZT薄膜上制备的样品上，我们观察到大规模的极性畴，其表现出清晰的接近90° PFM相位角，指向沿薄膜法线的极轴。通过分离的MAPbI $_3$和PZT层的贡献，我们提取了一个显着增强的$d_{33}^{MAPbI_3}$值~4 pm/V，这是由于长程偶极-偶极相互作用促进域成核。我们还讨论了界面屏蔽层对择优极性方向的影响。
2017-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the water degradation mechanism of CH$_3$NH$_3$PbI$_3$
钙钛矿型光致发光材料的不稳定性一直是人们争论的焦点，尤其是水环境对材料稳定性的影响。揭示这种不稳定性的机制对于实现钙钛矿太阳能电池的实际应用至关重要。在这里，从头算metadhesics研究的初始阶段的溶解过程CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$（MAPbI $_3$）在明确的水。发现MAPbI $_3$的初始溶解是一个复杂的多步过程，由I $^-$离子离开CH $_3$ NH $_3$ I末端表面触发.重建的自由能景观表明低能量障碍的水溶解的MAPbI $_3$。此外，我们提出了一个两步热力学循环MAPbI $_3$溶解在水中，在一个有限的浓度，使溶解过程的自发性。初始溶解步骤的低能势垒和MAPbI $_3$在水中溶解的自发性质解释了为什么水立即破坏原始的MAPbI $_3$。为了比较，还对全无机CsPbI $_3$钙钛矿的溶解热力学进行了分析。水化熵和水溶液离子熵在溶解过程中起重要作用。我们的研究结果提供了一个全面的了解，目前的辩论水不稳定性的MAPbI $_3$。
2019-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of Sub-picosecond Hole Injection from Lead Halide Perovskite by Differential Transient Transmission Spectroscopy
在钙钛矿和载流子传输层之间的界面处的有效电荷分离对于钙钛矿太阳能电池实现高功率转换效率至关重要。利用泵浦-探测透射测量方法，系统地研究了MAPbI $_3$钙钛矿到三种典型空穴传输材料PEDOT：PSS、PTAA和NiO $_x$的空穴注入动力学.我们只在MAPbI $_3$ /HTM界面附近或背面附近进行光激发，并测量两种激发配置之间的差分瞬态传输，以提取与空穴注入直接相关的载流子动力学。差分传输信号直接监测分别在1和2 ps内完成的对PTAA和PEDOT：PSS的空穴注入，以及对NiO $_x$的空穴注入，其表现出40 ps时间尺度的附加缓慢过程。所获得的注入动力学进行了讨论，在比较与器件性能的太阳能电池含有相同的MAPbI $_3$ /HTM接口。
2017-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Strain Engineering of MAPbI3 Perovskite Films
介绍了一种通过改变前驱体溶液中Pb（Ac）2和PbCl 2的比例来控制甲基碘化铅铵（MAPbI 3）钙钛矿晶体中应变的新化学方法。为了观察对晶体应变的影响，使用压电响应力显微镜（PFM）和X射线衍射（XRD）的组合。的PFM图像显示的铁弹孪晶畴的平均尺寸增加时，增加的PbCl 2含量，表明在晶体应变的增加。XRD光谱支持这一观察，具有出现在光谱中的强晶体孪生特征。这种行为是由于结晶过程中的应变梯度，由于不同的蒸发速率的乙酸甲基铵和甲基氯化铵所揭示的飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）和掠入射X射线衍射（GIXRD）测量。额外的时间分辨光致发光（TRPL）显示在MAPbI 3薄膜制备较高的PbCl 2含量的载流子寿命增加，这表明具有较大的孪晶畴结构的薄膜中的陷阱密度降低。结果表明，潜在的化学应变工程作为一种简单的方法来控制应变相关的影响，在卤化铅钙钛矿。
2022-05-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Alerts in High-resolution TEM characterization of perovskite material
高分辨透射电镜（HRTEM）是一种强有力的结构表征工具。然而，甲基铵碘化铅（MAPbI3）钙钛矿对电子束高度敏感，并且容易分解成碘化铅（PbI2）。高分辨透射电镜表征中普遍存在着将PbI2错误标记为钙钛矿的现象，这将对钙钛矿研究领域的发展产生不利影响。在这里，MAPbI3钙钛矿校准中的错误识别进行了总结，分类和校正的基础上相应的电子衍射（ED）模拟。给出了本征四元MAPbI_3和可混六元PbI_2的晶体学参数。最后，提出了在高分辨透射电镜中正确识别位相的方法和控制辐射损伤的途径。这项工作铺平了道路，以避免在高分辨透射电镜表征钙钛矿和其他电子束敏感材料在未来的误导。
2020-12-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Resonant spin amplification and accumulation in MAPbI$_3$ single crystals
本文在低温下通过时间分辨克尔椭圆率技术研究MAPbI₃单晶的自旋动力学，发现长达30 ns的电子自旋弛豫和21 ns的退相干时间，并利用共振自旋放大等方法揭示自旋积累效应，证明铅卤钙钛矿适用于量子技术。
2025-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Accelerated hot-carrier cooling in MAPbI3 perovskite by pressure-induced lattice compression
与传统半导体相比，在高密度区域中金属卤化物钙钛矿中的热载流子冷却（HCC）明显较慢。这种效应通常归因于热声子瓶颈，但对HCC行为的晶格性质的影响知之甚少。使用压力相关的瞬态吸收光谱（fs-TAS），我们发现，在激发密度低于莫特过渡，压力不影响HCC。相反，在Mott转变之上，甲基铵碘化铅（MAPbI 3）中的HCC在0.3GPa下比环境压力快大约两倍。我们的电子-声子耦合计算显示，约两倍强的电子-声子耦合的无机笼模式在0.3 GPa。然而，我们的实验表明，压力促进更快的HCC以上莫特转变。总而言之，这些发现表明在高密度制度中激发载流子的性质发生了变化，为在如此高的电荷载流子密度下工作的器件的电子行为提供了见解。
2021-03-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structure and Binding in Halide Perovskites: Analysis of Static and Dynamic Effects from Dispersion-Corrected Density Functional Theory
我们调查的影响，在密度泛函理论计算的原型卤化物钙钛矿MAPbI $_3$的结构和结合性能的各种水平的近似。具体来说，我们测试如何包括不同的校正方案，包括色散相互作用，以及如何另外使用混合密度泛函理论，影响相关的结构观测结果的比较实验数据。特别是，有限的温度上的晶格常数和体积模量的影响，以及在计算它们的色散相互作用的作用，检查通过使用基于密度泛函理论的分子动力学。我们的研究结果证实了以前的理论工作表明，包括色散校正是至关重要的精确计算的结构和结合特性的MAPbI $_3$。他们还强调，使用计算上昂贵得多的混合密度泛函对这些观测值只有很小的影响。这允许建议使用半局域密度泛函理论，增强成对色散校正，作为结构上更复杂的卤化物钙钛矿计算的合理选择。使用这种方法，我们进行分子动力学计算和讨论的动态效应的分子旋转的结构和结合的MAPbI $_3$，这使得合理化微观同时发生的立方八面体对称性和MA无序。
2019-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Crystal orientation and grain size: do they determine optoelectronic properties of MAPbI3 perovskite?
人们认为，生长大的、定向的钙钛矿晶粒可以产生更有效的器件。我们研究MAPbI3薄膜通过闪光红外退火（FIRA）制成的高度取向，大晶粒组成。在SEM中观察到的畴经常与晶粒相混淆，但SEM图像不提供衍射信息。我们测量的晶粒尺寸，晶体结构和晶粒取向，使用电子背散射衍射（EBSD），我们研究这些如何影响其特征在于局部光致发光（PL）和时间分辨微波电导率测量（TRMC）的光电性能。我们发现球晶生长产生大的（几十微米），沿（112）和（400）平面的高度取向的晶粒，与随机取向的，较小的（400 nm）的晶粒通过常规的反溶剂（AS）滴制的薄膜中观察到的相反。我们观察到的FIRA集群的不同区域的光致发光发射的局部增强和移位，但这些可以解释与光耦合和自吸收的组合。我们没有观察到晶体取向对光电性能的影响。此外，尽管我们的FIRA样品和传统的AS样品之间的晶粒尺寸有很大的差异，我们发现类似的光致发光和载流子迁移率和寿命的两种薄膜。这些发现表明，光电质量不一定与钙钛矿膜中晶畴的取向和尺寸有关，这表明钙钛矿的制造要求可能更宽松。
2019-07-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-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
Exciton-Dominated Core-Level Absorption Spectra of Hybrid Organic-Inorganic Lead Halide Perovskites
在理论和实验相结合的工作中，我们研究了X射线吸收近边结构（XANES）光谱的I $L_3$和Pb $M_5$边缘的甲基铵碘化铅（$\textrm{MAPbI}_3$）混合无机-有机钙钛矿和它的二元相$\textrm{PbI}_2$。的吸收起始占主导地位的束缚激子具有相当大的结合能的几百毫电子伏和显着的各向异性。这两种材料的光谱表现出显着的相似性，这表明在$\textrm{MAPbI}_3$的核心激发指纹基本上是由其无机成分，与有机基团的影响可以忽略不计。补充实验观察的理论分析提供了对这种复杂材料进行全面表征所需的概念性见解。
2018-04-18 cond-mat.mtrl-sci
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
Analysis of misidentifications in TEM characterization of perovskite material
本研究针对有机-无机杂化钙钛矿TEM表征中因电子束辐照损伤导致的普遍物相误识别问题，以MAPbI₃为例梳理纠正误判案例、明确成因，提出可靠物相鉴定方法与减辐照策略，助力领域规避研究误读。
2024-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and gap properties of lead-free perfect and mixed hybrid halide perovskites: An \textit{ab-initio} study
由于其在光电子学和太阳能电池中的潜在应用，混合卤化物钙钛矿目前正处于激烈的研究中。其中，MAPbI $_3$（其中MA代表甲基铵阳离子）表现出用于太阳能电池的理想性质。为了尝试鉴定新的无铅卤化物钙钛矿，我们使用\textit{ab-initio}电子结构计算结合杂化泛函研究了一系列MABX $_3$化合物，其中B是二价阳离子，X是卤素原子。我们的研究结果表明，所研究的化合物表现出各种晶格常数和能带隙。特别地，MAZnCl $_3$、MACdBr $_3$、MAGeCl $_3$和MAGeBr $_3$易于在器件中取代MAPbI $_3$，因为它们显示出相当的能隙。对混合混合卤化物钙钛矿的进一步计算表明，尽管不存在简化的模式，但我们可以调整能隙的值。我们的研究结果为进一步研究这些材料在技术相关应用中的用途铺平了道路。
2017-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Metal halide perovskite toxicity effects on plants are caused by iodide ions
含有卤化铅钙钛矿的高效太阳能电池有望在未来几年内彻底改变可持续能源生产。将这些下一代太阳能电池板与农业相结合，可以优化土地利用，但在泄漏到土壤中的情况下会带来新的风险。钙钛矿通常被认为是有毒的，因为铅（Pb），但支持这一预测的实验证据是稀缺的。我们使用拟南芥来测试铅基钙钛矿MAPbI3（MA = CH3NH3）及其几种前体在植物中的毒性。我们的研究结果表明，MAPbI3严重阻碍植物生长浓度高于5 μ M。令人惊讶的是，我们发现前体MAI具有相同的毒性，而不含碘化物的铅基前体仅在500 μ M以上具有毒性。这些观察结果表明，低浓度的钙钛矿毒性是由碘离子引起的，这与铅是最有害成分的普遍观点形成了鲜明对比。我们计算出，碘毒性阈值很可能达到在土壤中钙钛矿泄漏后，但少得多的铅毒性阈值。因此，这项工作强调了进一步了解和预测含碘钙钛矿在环境中的有害影响的重要性。
2020-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Single-step Chemical Vapor Deposition of Methyl Ammonium Lead Halide Perovskite for p-i-n Solar Cells
提出一种在双温区 CVD 反应器中由粉末单步制备 MAPbI3 薄膜的方法，并构建 p-i-n 电池，验证黑暗储存后 PCE 可由 0.23% 提升至 5.5%。
2023-12-11 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
Ab Initio Thermodynamic Study of PbI$_2$ and CH$_3$NH$_3$PbI$_3$ Surfaces in Reaction with CH$_3$NH$_2$ Gas for Perovskite Solar Cells
用于光致发光的有机-无机混合卤化物钙钛矿由于其独特的材料性能而引起了研究兴趣，但遭受较差的材料稳定性。本文采用密度泛函理论结合热力学方法，研究了PbI $_2$和立方CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$（MAPbI $_3$）的表面相图，以更好地理解前驱体对固-气反应合成钙钛矿的影响。利用所设计的PbI $_2$（001）和MAPbI $_3$（100）、（110）和（111）具有完整和各种缺陷终端的平板模型，通过物种化学势计算了它们的形成能和CH $_3$ NH $_2$分子在PbI $_2$（001）表面不同合成条件下的吸附能.计算结果表明，通过HI或NH $_4$ I分子的解离和CH $_3$ NH $_3^+$阳离子或NH $_3$ -CH $_3$ NH $_3^+$络合物的形成，可以促进吸附，有利于PbI $_2$通过固-气反应转化为MAPbI $_3$.此外，我们还发现在不同的钙钛矿结构MAPbI $_3$表面中，MA封端的（110）和MAI封端的（100）表面在pH值为1和6时位于化学势的化学稳定区，这与实验结果一致。我们相信这项工作为高结晶度钙钛矿合成提供了固气反应的基本理解，从而提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性。
2021-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantification of Ion Migration in CH3NH3PbI3 Perovskite Solar Cells by Transient Capacitance Measurements
基于有机-无机金属卤化物钙钛矿的太阳能电池显示出接近高度优化的硅太阳能电池的效率。然而，钙钛矿膜中的离子迁移导致器件退化并阻碍大规模商业应用。我们使用瞬态离子漂移测量来量化甲基铵三碘化铅（MAPbI3）钙钛矿太阳能电池中的活化能，扩散系数和移动离子的浓度，并发现它们的性质变化接近四方晶系到正交相变温度。我们确定了三个迁移离子物种，我们归因于碘化物（I-）和甲基铵（MA+）的迁移。我们发现，移动MA+离子的浓度是一个数量级高于移动的I-离子，移动MA+离子的扩散系数是三个数量级低于移动的I-离子。我们还观察到，移动I-离子（0.29 eV）的活化能是高度可重复的不同的设备，而移动MA+的活化能强烈依赖于设备的制造。MAPbI3中移动离子的这种量化将导致更好地理解离子迁移及其在钙钛矿太阳能电池的操作和降解中的作用。
2019-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Decrystallization of CH3NH3PbI3 perovskite crystals via polarity dependent localized charges
尽管近年来有机-无机杂化钙钛矿材料的性能飙升，但其在实际操作条件下的分解机理一直难以捉摸。本文通过对不同电荷传输层的钙钛矿薄膜的吸收光谱进行时间演化测量和从头算分子动力学计算，阐明了CH 3 NH3 PbI 3钙钛矿晶体通过局域电荷的脱钙过程，并确定了与极性相关的降解途径。结果表明，钙钛矿薄膜内部载流子的极性（富空穴或富电子）对降解速率起着关键作用，其极性依赖的降解途径强烈依赖于周围气体分子的结合。富空穴的钙钛矿薄膜在H2O存在下比富电子的钙钛矿薄膜降解更快，而在纯氧环境下降解趋势相反。引人注目的是，空穴丰富的一个是非常弱的大气中含有H2O和O2，而过量的电子MAPbI 3薄膜，而稳定在空气中。采用从头算分子动力学（AIMD）模拟了不同极性局域电荷下MAPbI 3在大气中的降解过程，模拟结果与实验结果吻合较好.此外，X-射线辅助光谱测量证实了Pb（OH）I的生产从模拟结果预测。
2018-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Caloric Effects in Methylammonium Lead Iodide from Molecular Dynamics Simulations
有机-无机混合钙钛矿结构可以作为材料设计的强大平台，以实现光伏应用以外的功能。以甲基碘化铅铵（MAPbI $_3$）为例，采用基于第一性原理的原子间相互作用势的全原子分子动力学模拟，研究了有机金属卤化物钙钛矿中的热效应.通过引入不同的驱动场，直接估计绝热热变化。我们发现，MAPbI $_3$在室温下表现出电热和机械热效应。局部结构分析表明，分子阳离子在电场和应力场作用下的重排是产生热效应的原因。通过菌株工程和化学掺杂可以实现热响应的增强。
2016-04-20 cond-mat.mtrl-sci
On the role of the electron-phonon interaction in the temperature dependence of the gap of lead halide perovskites
卤化铅钙钛矿引起了光化学范式的变化。在其他特性中，这些钙钛矿表现出基本光学间隙的非典型温度依赖性：它的能量随着温度的降低而降低。到目前为止的报告归因于一个特别强的电子-声子重整化的带隙，完全忽略了热膨胀效应的贡献。然而，例如，在原型钙钛矿MAPbI $_3$上进行的高压实验，其中MA代表甲基铵，产生了四氢呋喃室温相的间隙的负压力系数，这与由于热膨胀而导致的间隙偏移可忽略的假设相矛盾。在高压实验结果的基础上，我们发现对于MAPbI $_3$，由于电子-声子相互作用引起的温度诱导能隙重整化只能占总能量移动的40%左右，这意味着热膨胀是主导项.此外，这一结果具有普遍的有效性，也适用于在环境条件下稳定的其他卤化物钙钛矿对应物的四方相或立方相。
2019-03-25 cond-mat.mtrl-sci
An Environmentally Stable and Lead-Free Chalcogenide Perovskite
有机-无机卤化物钙钛矿在暴露于湿气和/或光时本质上是不稳定的。此外，铅在许多钙钛矿中的存在引起了毒性问题。本文报道了一种无铅硫族化物钙钛矿BaZrS 3的薄膜。光致发光和X射线衍射测量表明，BaZrS 3在潮湿环境中远比甲基碘化铅铵（MAPbI 3）稳定。利用基于密度泛函理论的模拟和计算，比较了BaZrS 3和MAPbI 3的光致和湿致退化。模拟显示BaZrS 3由于两个因素-与水的弱相互作用和非常低的离子迁移速率而显著较慢的降解。还报道了BaZrS_3光电探测器件的光响应度为~ 46.5mA W ~（-1）。在环境条件下放置4周后，器械保留了约60%的初始光响应。类似的MAPbI 3器件降解迅速，在短短4天内光响应度下降约95%。研究结果确立了BaZrS 3的优越稳定性，并加强了其在光电子学中的应用。使用这些材料的热电能量转换的新的可能性也被证明。
2019-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Free-electron effects on optical absorption of hybrid perovskite CH$_3$NH$_3$PbI$_3$ from first principles
混合有机-无机钙钛矿，如甲基铵三碘化铅（MAPbI $_3$），是下一代太阳能电池中有效吸收材料的有趣候选者，部分原因是低激子结合能和强光吸收的不寻常组合。这种材料中的激子效应在实验和理论上都存在争议，这表明需要更好地理解作用于电子-空穴相互作用的屏蔽机制。在这里，我们使用尖端的第一性原理理论光谱学，密度泛函和多体微扰理论的基础上，研究原子的几何形状，电子结构和光学性质的三个MAPbI $_3$多晶型物，并找到与早期的结果和实验很好的协议。然后，我们研究了自由电子对电子-空穴相互作用的影响，并表明，这解释了一贯较小的激子结合能，与那些在材料中没有自由电子。有趣的是，我们还发现，吸收线的形状非常类似的光谱没有自由电子高自由电子浓度。我们解释这种意想不到的行为形成的Mahan激子占主导地位的吸收边，使其强大的自由电子诱导的变化，在其他半导体。
2019-03-22 cond-mat.mtrl-sci
La-Doped BaSnO$_3$ Electron Transport Layer for Perovskite Solar Cells
由于$_2$电子输运层（ETL）在钙钛矿太阳能电池（PSCs）中的光不稳定性和滞后性，对新型电子输运材料的需求很高。在这里，我们展示了La掺杂的BaSnO $_3$（LBSO）和甲基铵（MA）碘化铅钙钛矿（MAPbI $_3$）之间的理想能带对准。CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$ /La $_x$ Ba $_{(1-x)}$ SnO $_3$界面形成稳定的全钙钛矿异质结构。选择性的带对齐操作与带隙重整化的La掺杂的Ba网站。LBSO具有高的迁移率、光稳定性和结构稳定性，有望成为下一代ETL材料。
2018-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Thermal fluctuations and carrier localization induced by dynamic disorder in MAPbI3 described by a first-principles based tight-binding model
卤化物钙钛矿在室温下受到大振幅非谐晶格涨落的强烈影响。基于密度泛函理论（DFT）计算，建立了动态无序MAPbI $_3$的紧束缚模型，计算了有限温度晶体结构在热无序和载流子局域化长度尺度下的电子结构.该模型预测个别哈密顿矩阵元素和能带结构具有高精度，由于包括额外的矩阵元素和描述符的非库仑相互作用。我们将此模型应用于电子结构的长度和时间尺度无法访问的第一原理方法，发现增加带隙，载流子质量，并在这些数量的亚皮秒波动，随着温度的升高，以及在300 K的热无序引起的大型超晶胞载流子本地化的发病。我们确定的长度尺度$L^*= 5$ nm的电子结构中的本地化的发病，与相关的带边波动减少，增加载流子质量，和Rashba分裂接近零。
2021-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Interface Modeling of Perovskite Polymer Heterostructures for Enhanced Charge Transfer Efficiency in Hybrid Photovoltaic Materials
Sabanci University（萨班哲大学）
本研究通过DFT分析揭示了钙钛矿聚合物异质界面中表面终止对电荷传输的影响，发现PbI终止界面具有更强的电子耦合和电荷传输效率。
2025-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polaron-enhanced polariton nonlinearity in lead halide perovskites
激子-极化激元相互作用产生的强有效光学非线性效应为实现全光集成逻辑门提供了一个通用的平台。在目前大多数激子材料中，激子对热波动的鲁棒性与激子-激子相互作用的强度之间存在直接联系，使得具有最高水平的激子非线性的材料仅适用于低温温度。在这里，我们表明，强极化效应，钙钛矿材料的特点，允许克服这一限制。也就是说，我们证明了纳米结构的有机-无机卤化物钙钛矿MAPbI $_3$的非线性光学响应的创纪录的高值，实验检测为飞秒激光照射下的极化激元分支的19.7 meV蓝移。这显著高于基于传统半导体和过渡金属二硫属化物单层的样品的特征值。所观察到的强极化子增强的非线性存在的四晶和正交相的MAPbI $_3$，并保持稳定，在高温下。
2022-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-resolved imaging of non-diffusive carrier transport in long-lifetime halide perovskite thin films
由于其特殊的半导体性能，杂化无机-有机钙钛矿显示出作为光伏吸收剂的巨大前景。在这些材料中，载流子的长程扩散允许大部分光生载流子对光伏效率有贡献。在这里，时间分辨光致发光（PL）显微镜是用来直接探测双极载流子扩散和复合动力学的混合钙钛矿。该技术应用于通过两种不同的制造路线获得的甲基铵三碘化铅MAPbI $_3$的薄膜，甲基铵三溴化铅（MAPbBr $_3$），以及甲脒三碘化铅（FAPbI $_3$）和甲基铵溴化铅FA $_{0.85}$ MA $_{0.15}$ Pb（I $_{0.85}$ Br_ ${0.15}$）$_3$的合金。膜中的平均扩散系数导致最高的器件效率和最长的寿命，即，在FA $_{0.85}$ MA $_{0.15}$ Pb（I $_{0.85}$ Br $_{0.15}$）$_3$和乙腈处理的MAPbI $_3$中，发现比其它膜低几个数量级。对时间依赖性的进一步研究显示出非扩散运输的有力证据。特别是，乙腈处理的MAPbI $_3$显示不同的扩散制度，在短期和长期的时间尺度上的有效扩散常数变化超过2个数量级。我们的研究结果还强调了这样一个事实，即在这类材料中载流子寿命的增加不一定伴随着扩散长度的增加，并且在太阳能电池工作条件下的PL量子效率是材料和最终设备质量的更大指示。
2019-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Competition between Polar and Antiferrodistortive Modes and Correlated Dynamics of the Methylammonium Molecules in MAPbI$_3$ from Anelastic and Dielectric Measurements
金属有机钙钛矿的特殊光伏特性背后的机制仍然存在争议，包括来自有机分子电偶极子排序的铁电（FE）状态。我们提出了第一个滞弹性（复杨氏模量）和新的介电测量CH $_{3}$ NH $_{3}$ PbI $_3$，这提供了新的见解的有机分子的再取向动力学，以及为什么他们不形成FE状态的原因。的介电常数是适合内的四面体相位的表达式，其中包括FE和八面体倾斜模式之间的耦合，表明耦合是竞争性的，并防止FE订购。正交相的开始伴随着急剧的硬化，类似于介电常数的下降，由于受阻的分子动力学。在进一步冷却，强烈的滞弹性松弛过程中没有一个电介质对应建议具有强反铁电相关性的分子簇的重新取向。
2018-07-18 cond-mat.mtrl-sci
How Lattice and Charge Fluctuations Control Carrier Dynamics in Halide Perovskites
在这里，我们开发了一个微观的方法，旨在描述一套有关的载流子输运的物理效应，和卤化物钙钛矿的光学性质。我们的理论是基于对核动力学的所有订单的描述，并在描述载流子动力学和带隙特性超越了线性电子-声子耦合的共同假设。当结合第一性原理计算和应用到原型MAPbI $_{3}$系统，我们的理论解释了看似不同的实验结果与电荷载流子迁移率和光吸收特性，包括它们的温度依赖性。我们的研究结果表明，铅卤化物结构中的轨道重叠波动在确定卤化物钙钛矿的光电特性中起着重要的作用。
2018-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Visualization of carrier transport in lateral metal-perovskite-metal structures and its influence on device operation
基于混合钙钛矿的器件的高性能归因于其优异的体传输特性。然而，载流子动力学，特别是在金属-钙钛矿界面处，及其对器件操作的影响并没有得到广泛的理解。本工作提出了在甲基铵碘化铅（MAPbI 3）钙钛矿为基础的非对称金属电极横向器件的主要传输机制。研究了电极间长度从4 μm到120 μm变化时器件的工作情况。器件特性表明不同的欧姆和空间电荷限制电流（SCLC）制度，由电极间的长度和施加的偏压控制。电位映射使用开尔文探针显微镜在整个设备表明最小的离子屏蔽效应和存在的传输障碍在金属MAPbI 3结。此外，光电流成像的通道，使用近场激发扫描显微镜显示占主导地位的重组和电荷分离区。在短沟道器件（4 μm）中，自供电模式下的响应度约为51 mA/W，偏压为5 V时的响应度约为5.2 A/W。低器件电容实现了约12 ns的快速光开关响应。
2022-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impact of Surface Adsorbates and Dimensionality on Templating of Halide Perovskites
该研究通过原子尺度模拟探究以MAPbI₃为基础的二维卤化物钙钛矿动力学，发现连接分子附近层与内层相变不同，结合层厚可宽温区调控相变与动力学，揭示了普适的材料性能调控设计机制。
2024-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Defect Physics of Pseudo-cubic Mixed Halide Lead Perovskites from First Principles
由于铅基混合钙钛矿在光伏（PV）应用中的日益普及，了解其缺陷物理及其对光电性能的影响至关重要。在这项工作中，我们模拟的各种点缺陷的混合碘溴和溴氯甲基铵铅钙钛矿的赝立方结构的一般公式为MAPbI_{3-y} Br_{y}或MAPbBr_{3-y} Cl_{y}（其中y是0和3之间），并使用基于第一性原理的密度泛函理论计算来研究它们的相对形成能和电荷跃迁能级。我们确定的空位缺陷和铅对MA反位缺陷的最低能量的天然缺陷在每个钙钛矿。我们观察到，虽然所有MAPbI_{3-y} Br_{y}系统中的低能缺陷仅产生浅跃迁能级，但含Cl的钙钛矿中的Br或Cl空位缺陷具有低能并形成深能级，其随着Cl含量的增加而变深。此外，我们研究了在MAPbBr_{3}，MAPbCl_{3}和50-50混合卤化物钙钛矿，MAPbBr_{1.5} Cl_{1.5}中的Pb位点处的不同元素的外在取代，并确定了一些过渡金属，其产生比主要的本征缺陷更低的能量缺陷，并且还产生中间带隙电荷跃迁能级。
2019-08-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Imaging the Long Transport Lengths of Photo-generated Carriers in Oriented Perovskite Films
有机金属卤化物钙钛矿已成为太阳能电池和光电子学的一种有前途的材料。虽然光生载流子的长扩散长度被认为是该材料在太阳能电池中具有高效率的关键因素，但仍然缺乏对有机金属卤化物钙钛矿中长距离载流子输运的直接研究。我们制备了具有长沟道长度（~ 120 $μ$ m）的高取向结晶CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$（MAPbI $_3$）薄膜横向传输器件。通过用局部照明进行空间扫描光电流成像测量，我们直接表明，这里制备的钙钛矿膜具有非常长的光生载流子传输长度，少数载流子（电子）扩散长度为10 $μ$ m的量级。将扫描光电流显微术应用于有机金属卤化物钙钛矿的方法可进一步用于阐明不同类型的有机金属卤化物钙钛矿中的载流子输运过程和极大不同的载流子扩散长度（~ 100 nm至100 $μ$ m）。
2016-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Modelization of charge carriers mobilities in halide perovskites: Fröhlich scattering and quantum localization effects in a dynamic disorder regime
我们分析了紧束缚模型中MAPbI 3的量子输运性质。载流子通过与纵向光学声子模的Fröhlich相互作用而被强烈散射。这限制了它们在室温下的迁移率为200 cm $^2$ /Vs的顺序。在存在额外的非本征无序的迁移率降低和大部分的电子状态在能带边缘可以本地化。如果晶格是静态的，这些状态将是绝缘的，但是它们的局域化被纵向光学模式的振动引起的动态无序打破。这种由晶格动力学驱动的电子和空穴扩散过程有助于这种材料的独特电子性质。
2019-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Elastic softness of hybrid lead halide perovskites
最近的注意力已经致力于解开的微观光电性能的杂化有机-无机钙钛矿（HOP）。本文利用相干非弹性中子散射谱和布里渊光散射研究了四种不同的混合钙钛矿单晶：MAPbBr $_3$，FAPbBr $_3$，MAPbI $_3$和$α$ -FAPbI $_3$（MA：甲基铵，FA：甲脒）中的低频声学声子。我们报告了一套完整的弹性常数表征的一个非常软的剪切模量C $_{44}$。此外，在FAPbBr $_3$中观察到朝向初始铁弹转变的趋势。我们观察到一个系统的较低的声音群速度在技术上重要的碘化物为基础的化合物相比，溴化物为基础的。研究结果表明，低热导率和热声子瓶颈现象预计将通过低弹性刚度来增强，特别是在超软$α$ -FAPbI $_3$的情况下。
2018-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Resolving the energy alignment between methylammonium lead iodide and C60: an in-situ photoelectron spectroscopy study
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Universidade da Coruña（拉科鲁尼亚大学）
通过原位光电子能谱研究MAPbI3单晶上C60的能量对齐，发现界面化学稳定但C60向下偏移不利于电荷提取，偏移量随表面变化，并测得5单层以上时HOMO-价带偏移为0.52 eV。
2026-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Rashba-Dresselhaus Effect in Inorganic/Organic Lead Iodide Perovskite Interfaces
尽管太阳能电池效率至关重要，但钙钛矿太阳能电池与相邻载流子传输层之间界面处的有趣现象几乎没有被发现。在这里，我们表明，PbI $_2$ /Al封端的碘化铅钙钛矿（APbI $_3$ ; A=Cs $^+$ /甲基铵（MA））与石墨烯或TiO 2的电荷传输介质接口表现出相当大的/强大的Rashba-Dresselhaus（RD）效应使用密度泛函理论和从头算分子动力学（AIMD）模拟高于α相温度。在PbI $_2$封端的石墨烯/CsPbI 3（001）界面处，朝向石墨烯的铁电畸变促进反转破坏场。在MAI封端的TiO $_2$ /MAPbIPDMATHABMN（001）界面处，MAPDMATHABMO通过短强氢键和伴随的PbI $_3$畸变对TiO $_2$的定向排列保持了RD相互作用，甚至在330 K以上。即使在高温下，界面处的鲁棒RD效应也与本体不同，将直接型带改变为间接型带以抑制电子和空穴的复合，从而使这些积累的载流子克服钙钛矿和电荷转移材料之间的势垒，这提高了太阳能电池的效率。
2018-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Temporally-decoherent and spatially-coherent vibrations in metal halide perovskite
金属卤化物钙钛矿（MHP）具有长的载流子寿命和缺陷容限，是MHP光电子器件性能优异的主要原因。据报道，大极化子是长载流子寿命的原因。然而，大极化子形成的微观机制，包括所谓的声子熔化，仍在争论中。在这里，飞行时间（TOF）非弹性中子散射（INS）实验和第一性原理密度泛函理论（DFT）计算研究晶格振动（或声子动力学）的甲基碘化铅铵（$\rm{MAPbI_3}$），MHP的原型的例子。我们的研究结果表明，随着温度的升高，光学声子的时间相干性逐渐丧失，并在正交到四元结构的相变处消失。然而，令人惊讶的是，我们发现，空间相干性仍然保留在整个退相干过程。我们认为，时间上的退相干和空间相干的振动有助于在这种金属卤化物钙钛矿大极化子的形成。
2020-08-16 cond-mat.mtrl-sci
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
Terahertz Time-Domain Spectroscopy as a Universal Defect Fingerprinting Tool for Organic Halide Perovskite Solar Cells
YUHS-KRIBB Medical Convergence Research Institute, College of Medicine, Yonsei University（延世大学医学院YUHS-KRIBB医学融合研究所）；Beamline Department, Pohang Accelerator Laboratory, POSTECH（韩国科学技术院浦项加速器实验室光束线部门）；Department of Physics, University of Seoul（首尔大学物理系）；Global Institute of Future Technology, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学全球未来技术研究院）
研究针对有机卤化物钙钛矿太阳能电池与理论效率的差距，利用太赫兹时域光谱技术，能在室温下对特定缺陷物种定量表征，以MAPbI3为例建立振子强度与缺陷浓度关系，还提出三支柱框架提高电池效率。
2026-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence Mapping over Laser Pulse Fluence and Repetition Rate as a Fingerprint of Charge and Defect Dynamics in Perovskites
本文提出利用自动获取的PLQY对激光脉冲重复频率和通量的依赖关系作为指纹，通过视觉比较评估钙钛矿样品中电荷与缺陷动力学，并展示其对样品质量评估的通用性。
2024-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Influence of water intercalation and hydration on chemical decomposition and ion transport in methylammonium lead halide perovskites
近年来，甲基铵（MA）卤化铅钙钛矿\ce{CH3NH3PbX3}（X=I，Br，Cl）在钙钛矿太阳能电池（PSC）中的使用在性能效率方面取得了很大的进展。然而，\ce{MAPbI3}在潮湿环境中的快速分解阻碍了PSC的户外应用，因此需要全面了解其降解机制。为此，我们使用第一性原理计算研究了水嵌入和水合对\ce{CH3NH3PbX3}的分解和离子迁移的影响。发现水与\ce{PbX6}和MA通过氢键相互作用，前者的相互作用逐渐增强，而后者在X=I → Br → Cl时几乎没有变化.热力学计算表明，水嵌入到钙钛矿，而水嵌入和一水合化合物是稳定的分解。更重要的是，水插层大大降低了空位介导的离子迁移的活化能，其从X=I到Br和Cl变得更高。我们的工作表明，必须避免卤化物钙钛矿的水合作用，以防止PSC在水分暴露时的降解。
2017-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic Properties and Defect Physics of Lead-free Photovoltaic Absorbers Cs$_2$Au$^{I}$Au$^{III}$X$_6$ (X=I, Br)
混合碘化铅钙钛矿MAPbI $_3$的稳定性和毒性问题需要寻找潜在的替代品。在这里，我们揭示了有前途的光伏性质的金混合价卤化物钙钛矿Cs $_2$ Au $_2$ X $_6$（X = I，Br，Cl）。它们满足基本要求，如无毒，更好的稳定性，在可见光范围内的带隙，和低激子结合能。我们的研究表明，一个有利的电子结构，导致高的光学跃迁强度，从而在带隙附近的吸收光谱急剧上升。这又产生非常高的短路电流密度，因此与MAPbI $_3$相比产生更高的模拟效率。然而，对缺陷物理学的仔细研究揭示了取决于生长条件的深能级缺陷（例如V $_X$、V $_{Cs}$、X $_{Au}$、X $_{Cs}$、Au $_i$和Au $_X$，X = I，Br）的可能性。这些可以充当载流子陷阱并且变得对光伏性能有害。本研究应有助于采取必要的预防措施，在一个受控的化学环境中合成这些化合物，这应尽量减少性能限制的缺陷，并为这类材料的未来研究铺平道路。
2020-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Optical Phonons in Methylammonium Lead Halide Perovskites and Implications for Charge Transport
卤化铅钙钛矿是一种很有前途的光电子材料。最近的报道表明，它们的力学和电子性能受到晶格振动的强烈影响。本文报道了CH $_{3}$ NH $_{3}$ Pb（I/Br/Cl）$_{3}$薄膜和单晶在室温下的远红外光谱测量和光谱的详细定量分析。我们发现所有三种卤化物钙钛矿的晶格振动的强加宽和非谐性，这表明在室温下的铅卤化物笼的动态无序。我们确定的横向和纵向光学声子的频率，并使用它们来计算，通过适当的模型，静态介电常数，极化子质量，电子-声子耦合常数，和上限的声子散射有限的载流子迁移率。在所用模型的限制内，我们可以将MAPbI $_{3}$单晶中室温载流子迁移率的上限设为200 $\,$ cm $^{2}$ V $^{-1}$ s $^{-1}$。我们的研究结果对于理解金属卤化物钙钛矿中的电荷传输过程和机械性能具有重要意义。
2016-10-11 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
Analysis of real-space transport channels for electrons and holes in halide perovskites
本研究通过动态无序模型分析MAPbBr$_3$和MAPbI$_3$中实空间输运通道，发现在位能和自旋-轨道耦合影响轨道占据，识别$ppπ$通道为电荷输运瓶颈，并揭示电子与空穴输运差异。
2025-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Optically Tunable Threshold Switching and Thermally Activated Transport in Planar Ag/MAPbI$_3$ Thin Single-Crystal Devices
University of Salerno（萨莱诺大学）；University of Cagliari（卡利亚里大学）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
该研究制备了Ag/MAPbI₃平面单晶器件，发现其具有超低暗电流，光照下出现阈值开关和极性滞回，揭示了Ag/钙钛矿界面耦合离子过程的输运机制。
2026-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Ionic Impact Ionization (I3) in Perovskites Triggered by a Single Photon
有机-无机金属卤化物钙钛矿器件由于其有吸引力的光电特性和衬底选择灵活性而对LED、光电检测器和太阳能电池应用产生了重大兴趣1 -4。这些器件表现出缓慢的时间尺度响应，这已被解释为点缺陷migration 5 -6。在这项工作中，我们报告了在甲基铵碘化铅钙钛矿（MAPbI 3）中发现的室温本征放大过程，该过程可以由几个光子触发，直到单个光子。通过光响应的方式，材料的电特性被小至0.19阿焦耳的输入能量（单个光子的能量）改变。这些观察结果不能用光激发的电子带-带跃迁或光激发的点缺陷迁移的流行模型来解释，因为上述模型都不能解释通过吸收单个或几个光子而观察到的宏观性质变化。结果表明，存在一种类似雪崩的碘化物集体运动和它们在阳极附近的积累，我们称之为离子碰撞电离（I3机制）。所提出的I3过程是电子碰撞电离的离子模拟，并且以前被认为是不可能的，因为传统上将离子从其平衡位置移动出来比电子需要更多的能量。我们已经进行了第一原理计算表明，在MAPbI 3的I3机制的活化能明显低于文献值的电子碰撞电离的活化能。钙钛矿材料中I3过程的发现为光子和电子应用的新型器件开辟了可能性。
2019-06-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Influence of Disorder and Anharmonic Fluctuations on the Dynamical Rashba Effect in Purely Inorganic Lead-Halide Perovskites
用铯掺杂有机金属卤化物钙钛矿可能是稳定高效钙钛矿太阳能电池的最佳解决方案。因此，理解有机分子和无机晶格各自的作用对于优化混合阳离子结构的物理性质至关重要。特别是，重组机制的研究被认为是充分理解其工作原理的关键挑战之一。使用分子动力学和冻结声子，我们的证据亚皮秒非谐波动的完全无机$CsPbI_3$钙钛矿。我们揭示了这些波动的影响，结合自旋轨道耦合，电子能带结构，证明了动态Rashba效应。我们的研究表明，在一定条件下，空间无序可以淬灭Rashba效应。至于时间无序，我们证明了一个动态的Rashba效应，这是类似的发现$MAPbI_3$，这仍然是相当大的，尽管温度紊乱，大型研究超晶胞，和没有有机阳离子的运动。我们发现，与Rashba分裂的自旋织构不能被视为负责的复合率的一致减少，虽然价带和导带之间的自旋失配增加与铁电体畸变引起的Rashba分裂。
2018-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Pseudospin-phonon pretransitional dynamics in lead halide hybrid perovskites
研究了四种三维杂化有机铅钙钛矿MAPbBr $_3$、FAPbBr $_3$、MAPbI $_3$和$α$ -FAPbI $_3$的单晶中的低频晶格振动和弛豫，在布里渊区中心使用拉曼散射和布里渊散射，在区边界使用非弹性中子散射。四种化合物中PbX $_6$晶格模式的温度依赖性可以重整化为通用曲线，突出了在立方到四立方转变处的共同振动动力学。特别是，没有观察到软振动，除了类位移的过渡动力学。分子阳离子的再取向（赝自旋）运动表现出一种看似有序无序的性质，回忆起塑性晶体，但归因于二级序参数。在超低频下，由布里渊散射证明的准弹性分量和与中子散射中观察到的未分辨的中心峰相关联，归因于钙钛矿腔中分子阳离子的质心非谐运动和晃动。它的部分未表达的临界行为在过渡点的一般重要性，在HOPs的缺陷，防止净发散的序参量相关性在临界温度。
2022-01-14 cond-mat.mtrl-sci
