Shift current bulk photovoltaic effect influenced by quasiparticles and excitons
考虑准粒子修正和激子效应，计算了BaTiO $_3$和二维单硫族化合物SnSe的位移电流体光伏效应.我们探讨了由于能带重整化而引起的位移电流峰位和幅度减小的变化。对于钛酸钡$_3$，我们证明，由于激子效应的带边附近的位移电流减少。这些结果与BaTiO $_3$上的实验的比较表明，机制以外的移位电流可能有助于BPVE。此外，我们发现，带隙附近的位移电流显示只有一个小的变化，由于激子在二维SnSe，这表明薄膜的几何形状提供了一个可行的方法来减少激子效应的位移电流。这些结果表明，多体校正对于准确评估大块光伏材料和理解BPVE背后的机制非常重要
2018-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Bulk photovoltaic effect enhancement via electrostatic control in layered ferroelectrics
铁电钙钛矿氧化物的体光伏效应（BPVE）的漂移电流机制与结构和电子性质之间的关系还没有得到很好的理解。本文从第一性原理出发，研究了具有可见光吸收的铁电体Pb（Ni $_{x}$ Ti $_{1-x}$）O $_{3-x}$固溶体的位移电流光伏效应。我们发现，共价轨道字符指示的方向，幅度和起始能量的移位电流在一个可预测的方式。特别是，我们发现，移位电流响应可以通过在层状铁电体中的静电控制来增强，因为束缚电荷面临更强的动力来屏蔽较厚材料中的电场，使电子密度离域。这种具有交替光电流产生层和绝缘层的异质分层结构是BPVE应用的理想选择。
2015-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Pure momentum-shift bulk photovoltaic effect in ferroelectric flat-band Mott insulators
针对传统位移电流光伏效应解释难以适用于平带系统的问题，研究提出将位移电流分解为实空间与动量空间分量的自洽方法，理论发现平带莫特绝缘体Nb₃X₈中存在纯动量空间位移电流，为探索新型体光伏效应提供新方向。
2025-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Solphin: Photovoltaic efficiency analysis for bulk materials using Python
University of Birmingham（伯明翰大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
本文介绍Solphin，一个用于体材料光伏效率分析的Python包，基于密度泛函理论计算，提供品质因数、细致平衡和光谱限制最大效率等分析方法，旨在提高评估材料光伏潜力的效率和可重复性。
2026-10-08 cond-mat.mtrl-sci
First principles calculations of the Shift Current Bulk Photovoltaic Effect in Ferroelectrics
通过对密度泛函理论的电子结构应用“位移电流”理论，从第一性原理出发计算了铁电体BaTiO $_3$和PbTiO $_3$的体光伏响应. BaTiO $_3$的第一性原理结果再现了实验光电流的方向和大小作为光频率的函数，以及电流对光偏振的依赖性，表明移位电流是BaTiO $_3$中体光伏效应的主导机制。此外，我们详细分析了响应与材料性能之间的关系。光电流并不简单地或强烈地依赖于材料极化的大小，如先前所假设的;相反，具有离域的、沿着电流方向高度不对称的共价键合的电子状态是强移位电流增强所需的。响应依赖于外部和材料参数的复杂性表明不仅在太阳能转换中应用，而且还可以应用于传感器和开关类型的设备。
2012-08-21 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Calculation of the Bulk Photovoltaic Effect in KNbO$_{3}$ and (K,Ba)(Ni,Nb)O$_{3-δ}$
非中心对称材料的结构、电子结构和体光伏性能之间的联系仍然没有很好的理解。特别是，它仍然是不清楚的光伏（PV）机制（S）是相关的，最近证明的可见光铁电光伏（K，Ba）（Ni，Nb）O $_{3-δ}$。本文从第一性原理出发，通过计算迁移电流，研究了（K，Ba）（Ni，Nb）O $_{3-δ}$和KNbO $_{3}$的体光伏效应。系统地研究了结构相、晶格畸变、氧空位、阳离子排列、组分和应变对BPVE的影响。我们发现，（K，Ba）（Ni，Nb）O $_{3-δ}$具有与广泛探索的BiFeO $_{3}$相当的BPVE，但对于低得多的光子能量。特别地，（K，Ba）（Ni，Nb）O $_{5}$在简单层状结构中的玻璃系数可以大到BiFeO $_{3}$的12倍。此外，波函数的性质决定了最终的移位电流产率，这可以通过改变O空位位置、阳离子排列和应变来显著地影响和设计。这不仅有助于理解与光电流载流子运动有关的其他光伏机制，而且为光伏转换器的设计和优化提供了指导。
2015-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Spin-enhanced organic bulk heterojunction photovoltaic solar cells
最近，人们投入了大量精力来提高基于体异质结结构中供体和受体分子混合物的有机光伏太阳能电池的效率。有机光伏器件中的主要损失之一是极化子对在供体/受体域界面处的复合。在这里，我们提出了一种新的方法来抑制极化子对复合在施主/受主域界面，从而提高有机光伏太阳能电池的效率，通过掺杂的自旋1/2自由基galvinoxyl的器件有源层。在3wt%的最佳掺杂水平下，标准聚（3-己基噻吩）/1-（3-（甲氧基羰基）丙基）-1-1-苯基）（6，6）C61太阳能电池的效率提高了18%。提出了一种自旋翻转机制，并支持磁光电流测量，以及由密度泛函理论计算，其中极化子对复合率被抑制的自旋1/2自由基和带电受体之间的共振交换相互作用，转换极化子对自旋状态从单线态到三线态。
2013-03-04 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of bulk photovoltaic effect in CH$_3$NH$_3$PbI$_3$ and CH$_3$NH$_3$PbI$_{3-x}$Cl$_{x}$
混合卤化物钙钛矿表现出近20%的功率转换效率，但其高效率的起源仍然未知。本文从第一性原理出发，计算了CH $_3$ NH $_3$ PbI和CH $_3$ NH $_3$ PbI $_{3-x}$ Cl $_{x}$中的位移电流，这是铁电光致发光体光伏效应的主要机制.我们发现，这些材料提供约三倍大的位移电流PV响应近红外和可见光比原型的铁电光伏BiFeO $_3$。CH $_3$ NH $_3^{+}$的分子取向可以强烈地影响相应的PbI $_3$无机框架，从而改变移位电流响应的幅度。具体而言，配置与平行排列的偶极矩扭曲的无机PbI $_3$框架更显着比配置近净零偶极子，产生更大的移位电流响应。此外，我们探讨了Cl取代对移位电流的影响，发现Cl取代在赤道网站诱导更大的响应比取代在顶端网站。
2014-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling Energetic Disorder in Organic Bulk Heterojunction Photovoltaics by Capacitance-Voltage Spectroscopy
有机半导体具有内在的能量无序特性，这对于理解有机光伏（OPV）的操作和未来的优化具有非常重要的作用。我们在工作条件下进行了PIDTDTQx：PC 70 BM基有机体异质结（BHJ）光电转换器的电容-电压（C-V）测量的光照强度依赖性。高能无序配置文件的光活性层，PIDTDTQx：PC 70 BM，当涉及不同的接口显着变化。可以从C-V分布反映的能量无序的影响通过指数或高斯态密度（DOS）模型，或这两种的组合。结果表明，BHJ太阳能电池中相同的有机共混物在与各种界面相互作用时表现出不同的能量无序。因此，它可能会对OPV的性能，如开路电压（V_oc）产生一定的影响。我们的研究为器件物理学家提供了一个不同的视角，通过界面定制有机能量无序参数，以提高光电子转换效率（PCE）。
2017-06-27 cond-mat.mtrl-sci
The shift photovoltaic current and magnetically-induced bulk photocurrent in piezoelectric sillenite crystals
最近，已经显示了在圆形电流的偏移分量小的假设下，如何在实验上分离压电硅线石晶体Bi $_{12}$ GeO $_{20}$和Bi $_{12}$ SiO $_{20}$中的偏移和弹道电流。然而，有人声称，位移和弹道电流不能量化的这种方法，由于磁光生伏打效应所造成的晶体的空间对称性的变化，在磁场或时间反演对称性的破坏。目前，我们报告的光伏电流在Bi $_{12}$ SiO $_{20}$，激发线和圆偏振光在弱外部磁场，以及相应的光霍尔信号的测量。我们表明，磁光伏电流构成了一个显着的分数，在霍尔方向上的测量电流为Bi $_{12}$ SiO $_{20}$在特定的实验条件下。
2020-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Design of new Mott multiferroics via complete charge transfer: promising candidates for bulk photovoltaics
诱导体光伏效应的最佳材料应缺乏反转对称性，并具有与可见光辐射能量相匹配的光学带隙。铁电钙钛矿氧化物如BaTiO $_3$和PbTiO $_3$表现出显著的极化和稳定性，但具有带隙过大的缺点。我们利用密度泛函理论和动力学平均场论设计了一类新的Mott多铁性材料--双钙钛矿氧化物$A_2$ VFeO $_6$（$A$ =Ba，Pb，etc）.虽然钙钛矿$A$ VO $_3$和$A$ FeO $_3$都不是铁电体，但在双钙钛矿$A_2$ VFeO $_6$中，从V到Fe的“完全”电荷转移导致非块状电荷配置--空的$d$壳和半填充的$d$壳，产生与铁电体$A$ TiO $_3$相当的极化。与纯$A$ TiO $_3$不同，新的双钙钛矿氧化物具有反铁磁基态，并且在室温附近是顺磁性莫特绝缘体。最重要的是，V $d^0$态显著降低了$A_2$ VFeO $_6$的带隙，使其小于$A$ TiO $_3$和BiFeO $_3$的带隙，并使新的多铁性材料成为诱导体光伏效应的有希望的候选者。
2017-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Bulk photovoltaic effect in two-dimensional ferroelectric semiconductor $α$-In$_2$Se$_3$
本文实验验证二维铁电半导体 α-In₂Se₃ 中由面外极化退极化场驱动的体光伏效应，其窄带隙使可见光响应增强，光电流密度较传统体相铁电材料高近两个数量级。
2023-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bulk photovoltaic effect in ferroelectric and antiferroelectric phases of antimony sulphoiodide investigated by means of ab-initio simulations
本研究通过第一性原理计算发现硫碘化锑的铁电与反铁电相带隙相近但自旋织构不同，其体光伏效应由线性和圆光伏效应驱动且可见光下光电导率高，可用于物相诊断，是太阳能转换及自旋电子学的潜力材料。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Giant Bulk Electro-photovoltaic Effect in Hetero-nodal-line Systems
基于双带模型提出体电光伏效应，利用外电场调控异质节线系统中的面内位移电流，在HSnN/MoS2系统中实现比现有系统大1~2个数量级的巨型位移电流及可调符号反转。
2023-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Strong Bulk Photovoltaic Effect in Planar Barium Titanate Thin Films
体光伏效应（BPE）导致从非对称材料产生光电流。尽管由于其产生高于带隙（$E_g$）的光电压的能力而引起了很多关注，但由于产生的光电流低，其被认为是弱效应。在这里，我们表明，一个非常高的光响应，可以通过利用简单的平面钛酸钡$_3$（BTO）薄膜中的BPE，仅仅通过调整其基本的铁电性能通过应变和生长取向诱导的外延生长在不同的衬底上。我们发现一个非单调依赖的响应率（$R_{\rm SC}$）上的铁电极化（$P$），并获得一个非常高的BPE系数（$β$）的$\approx$ 10 $^{-2}$ 1/V，这是我们所知道的最高的标准平面BTO薄膜的日期报告。我们发现，标准的第一性原理为基础的描述BPE在散装材料不能占我们的薄膜所观察到的光电流趋势，因此提出了一种新的机制，阐明$P$和铁电薄膜的响应度之间的基本关系。我们的研究结果表明，在标准的平面膜几何形状的铁电photopolics的实际应用，可以通过仔细的联合优化的体结构，光吸收，和电极吸收剂的界面特性。
2022-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Strong bulk photovoltaic effect in chiral crystal in the visible spectrum
具有大拓扑数多重费米子的结构手性材料由于其自然长的表面费米弧和体量子化的圆光电流效应（CPGE）而引起了人们的广泛关注。多重费米子只出现在金属态，因此，迄今为止，大多数研究仅集中在具有手性晶体结构的化合物中的半金属。在这项工作中，我们表明，结构手性拓扑平凡绝缘体也是奇异的状态，这是有趣的应用的角度来看，由于其天然的优势，主机在可见光波长范围内的大体积光伏效应。在过去的几十年中，可见光波长区域中的移位电流被限制为10 uA/V2。通过扫描具有手性结构的绝缘体，我们发现了一类光电导范围为20 - 80 uA/V ~ 2的化合物，这比其他实际材料中报道的光电导大了大约一个数量级。研究结果表明，具有手性结构的化合物在二阶光学响应中既能产生量子电荷泵效应，又能产生较强的位移电流。此外，这项工作提供了一个很好的平台，转移电流的研究及其未来的应用，把重点放在绝缘体与手性晶格，迄今为止被忽视的光伏技术。
2019-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Bulk photovoltaic effect in BaTiO$_3$-based ferroelectric oxides: An experimental and theoretical study
非中心对称系统所表现出的体光伏效应由于所观察到的大的开路电压而获得了研究兴趣。表现出反常光伏效应的铁电体系多为多相共存的结晶体系。因此，在建立一个多相系统的计算困难限制了详细的光伏研究，通过唯象和转移电流理论。在这项工作中，铁电体Ba $_{1- x}$（Bi $_{0.5}$ K $_{0.5}$）$_x$ TiO $_3$（BBKT）氧化物被设计成具有改善的极化特性的单相四元对称结晶，并且发现它表现出大的PV响应。BBKT样品的实验和理论研究表明，与母体BaTiO $_3$相比，带隙降低了约18%。短路电流作为光强度和光偏振角的函数测量揭示线性和正弦响应，分别。观察到的特征符合唯象理论。值得注意的是，x = 0.125样品显示出比母体化合物高约8倍的开路电压（7.39 V）。从O-2 p轨道占据的价带和Bi-6p轨道占据的导带的额外电荷中心移动可以看出，增强的PV效应归因于沿z方向的大位移电流.值得注意的是，在BBKT中的导带最小值处的简并Bi-p $_z$状态有利于z方向上的大移位电流响应。
2021-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Tunable bulk photovoltaic effect in strained $γ$-GeSe
最近，Lee \textit{et. al.} [Nano Lett. \textbf{21}，4305（2021）]新合成的单硫属化物GeSe在极性相中，称为$γ$ -相。受此工作的启发，我们研究了$γ$ -GeSe的位移电流及其通过面内单轴应变的可调谐性。利用第一性原理计算，我们揭示了应变$γ$ -GeSe系统的电子结构.然后，我们计算频率依赖的移位电流电导率在各种应变。证明了可调谐性，以提高移位电流高达$\sim$ 20 $μ$ A/V $^2$。此外，移位电流的方向可以通过光应变反转。显著地，在零频率极限处发现异常行为，这可以指示带反转和由应变驱动的潜在拓扑相变。我们的结果表明，位移电流可以作为$γ$ -GeSe体电子态的一个具体证明.
2022-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Large Bulk Photovoltaic Effect of Nitride Perovskite LaWN3 as Photocatalyst for Hydrogen Evolution Reaction: First Principles Calculation
本文通过第一性原理计算揭示 LaWN3 具有大介电常数、可切换位移电流和优异析氢光催化潜力，拓展了极性氮化物钙钛矿的应用。
2024-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Switchable and unswitchable bulk photovoltaic effect in two-dimensional interlayer-sliding ferroelectrics
自发极化和体光生伏打效应是铁电材料中两个共同存在的物理性质。铁电有序的翻转通常伴随着BPVE的开关，因为两者在反转对称性下都是反转的。在这项研究中，我们报告了独特的BPVE字符在二维（2D）层间滑动铁电材料具有不可切换的面内BPVE（光致光电流在xy平面）和可切换的面外BPVE（光致极化沿z方向）。抽象双层晶体模型中的对称性分析和第一性原理计算验证了这些性质。这是因为层间滑移引起的正负铁电态之间存在镜像对称性，不能使所有的BPVE张量元翻转。这一发现扩展了对铁电性与BPVE之间关系的理解。一方面，可切换面外BPVE可用于设计可切换光电器件。另一方面，面内BPVE对铁电翻转具有很强的鲁棒性，并且不可切换的特性有利于构造更大规模的光电器件。
2022-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Fermi Surface Contribution to the Bulk Photovoltaic Effect
在超净极限下，研究了空间均匀光场中费米面对非线性直流光电流的二次贡献。除了位移和注入电流，我们发现，偏振光入射到金属系统产生的本征贡献的体光伏效应来自费米表面上的光致电子跃迁。在{velocity}规范中，这种贡献来源于密度矩阵的相干带非对角部分和对角部分，分别描述了受激布居的相干波函数演化和载流子动力学。推导了在圆偏振光照射下时反不变手征外尔半金属的内禀费米面贡献公式。在低频率下，这种响应与驱动场的频率成比例，其符号由Weyl节点的拓扑电荷确定，其幅度与最近发现的量子化圆形光电效应相当。我们的工作提出了一个完整的推导，所有的贡献，非线性直流光电流和分类，根据光的偏振存在和不存在的TRS。
2021-12-04 cond-mat.mtrl-sci
High Photovoltaic Efficiency in Bulk-Stacked One-Dimensional GeSe$_{2}$ van der Waals Crystal
Kyung Hee University（庆熙大学）；Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI)（韩国科学技术信息研究院）；Korea Institute for Advanced Study (KIAS)（韩国高等科学研究院）；Kangwon National University（江原国立大学）；Hongik University（弘益大学）
研究通过第一性原理计算发现，II 型 GeSe₂ 具有 25.6% 的光谱限制最大效率，是薄膜光伏的有前途的稳定吸收体。
2026-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Generation of Model Bulk Heterojunction Morphologies for Organic Photovoltaic Device Modeling
动力学蒙特卡罗（KMC）模拟以前已被用于模拟和理解的本体异质结（BHJ）有机光伏器件的广泛的行为，从基本机制，以完整的设备性能。这种类型的建模技术的一个特别独特和有价值的方面是能够明确地实现这些设备中存在的双连续纳米结构形态的模型。为了这个目的，一个基于Ising的方法来创建模型BHJ形态已经变得流行。然而，这种技术在计算上可能是昂贵的，并且这种方法的详细特征尚未公布。在这里，我们进行了彻底的表征，这种方法，并描述了如何有效地产生控制模型BHJ形态。我们展示了相互作用能如何影响相互连接的域的曲折度和由此产生的电荷输运行为在KMC模拟。我们还演示了如何显着减少计算时间的几个数量级，而不会间接影响所得的形态。最后，我们提出了生成模型形态的标准条件，并介绍了一个新的开源软件工具。伊辛方法的这些发展为BHJ有机光伏器件的未来模拟和建模提供了坚实的基础，这将导致更详细地了解形态特征和器件性能之间的重要联系。
2014-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Chirality-Driven Bulk Photovoltaic Effect in van der Waals Magnet CrSBr
State Key Laboratory of Low Dimensional Quantum Physics and Department of Physics, Tsinghua University（清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学会新兴物质科学中心）；Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）；Institute for Advanced Study, Tsinghua University（清华大学高等研究院）
研究以双层反铁磁CrSBr为原型，提出矢量自旋手性可作为可调旋钮生成含CSC和CIC的非常规磁性BPVE，该效应具高可控性，为相关应用提供了基础。
2026-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Flexo-photovoltaic effect and above-bandgap photovoltage in halide perovskites
卤化物钙钛矿具有出色的光伏特性，其已通过界面工程进行了优化。然而，随着这些材料接近半导体结物理学所施加的限制，迫切需要探索替代方案，例如体光伏效应，其物理起源不同，不受相同限制的约束。在这种情况下，我们专注于柔性光伏效应，一种类型的体光伏效应，最近观察到的氧化物下的应变梯度。我们已经测量了弯曲下MAPbBr3和MAPbI3晶体的挠曲光伏效应，发现它比基准挠曲光伏氧化物SrTiO 3大几个数量级。对于足够大的应变梯度，可以产生大于带隙的光电压。体光伏效应是加性的，并且对于MAPbI3，挠曲光电压存在于滞后的原生体光电压之上，这与该材料的电可切换宏观偏振一致。结果表明，通过应变梯度工程利用挠曲光伏效应可以为卤化物钙钛矿提供功能性飞跃。
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferroelastic twin wall mediated ferro-flexoelectricity and bulk photovoltaic effect in SrTiO$_3$
本研究通过机器学习势模拟发现，SrTiO$_3$ 孪晶界极性可被超低应变梯度切换并保持，产生铁弹-挠曲电性与宏观极化，并提出了基于体光伏效应的实验检测方案。
2023-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Composition Anisotropy Drives Large Bulk Photovoltaic Fields Along the Non-polar Vertical Direction in 2D Hybrid Perovskite Ferroelectrics
Heidelberg University（海德堡大学）；Universität Heidelberg（海德堡大学）；NTNU Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences（中国科学院福建物质结构研究所）；Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Graz University of Technology（格拉茨工业大学）
研究二维混合钙钛矿铁电体中BPE行为，发现其EBPE沿垂直非极性方向比极性面内方向高两个数量级。源于独特耦合产生强BPE响应及不同行为，还开发公式描述光电压现象，适用于该新型铁电体家族等。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of bulk photovoltaic effect in topological insulators
我们研究了带反转拓扑相变附近材料的位移电流体光伏响应。我们发现，体光电流反转的带反转过渡的方向，其幅度增强附近的相变。这些结果表明，与第一原理DFT计算的BiTeI和CsPbI $_3$在静水压力下，并解释了一个分析模型，表明这种现象仍然是强大的跨不同的材料系统。
2016-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Bulk Photovoltaic Effects in Helimagnets
本文利用磁群理论揭示螺旋磁体中自旋螺旋序打破中心反演对称性并产生体光伏效应的机制，提出通过螺旋构型、波矢、手性和卷绕角调控BPV，并在单层NiI2中验证了方向依赖的光电流。
2024-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling intrinsic bulk photovoltaic effect in atomically thin ReS2
本文基于原子级薄ReS2制备低接触电阻横向器件，成功区分并揭示了无需外部调节的本征体光伏效应，为新一代高效光收集器件研究提供了普适方法。
2024-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bulk photovoltaic effect in MoSe$_2$ and Janus MoSSe sliding ferroelectrics
University Milan-Bicocca（米兰比可卡大学）
研究通过MoSe₂和Janus MoSSe双层滑动铁电体，揭示垂直化学不对称性主导光电流生成，层间滑动与层内极化协同增强可见光响应。
2025-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Spintronic superconductor in a bulk layered material with natural spin-valve structure
多层材料提供了实现各种功能特性的迷人平台，可能导致未来由外部场控制的电子设备。特别是，与导电层耦合的层状磁体最近已被广泛研究，可能通过自旋结构控制其输运性质。在狄拉克费米子和拓扑/轴子材料中，已经报道了用反铁磁（AFM）层（所谓的自然自旋阀结构）成功控制材料中的量子输运性质。然而，磁性和超导层交替堆叠的大块晶体直到现在还没有实现，并且在其中寻找功能特性是材料科学中一个有趣但尚未探索的领域。在这里，我们发现超导性提供了这样一个理想的平台，在EuSn 2As 2与磁性Eu层和超导Sn-As层的范德华堆叠，并提出了第一次演示的自然自旋阀效应的超导电流。在超导转变温度（Tc）以下，电阻率在面内方向上变为零。相反，它，令人惊讶的是，保持有限下降到最低温度的面外方向，主要是由于结构的内禀磁性约瑟夫森结在EuSn 2 As 2。观察到的Eu层（或自然自旋阀）的磁序是非常软的，允许一个容易控制的面外到面内比从1到无穷大的弱外部磁场。具有磁性超导层的多功能材料的概念将为开发具有磁性可控超导性的新型自旋电子器件开辟一条新的途径。
2020-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Generation and modulation of multiple 2D bulk photovoltaic effects in space-time reversal asymmetric 2H-FeCl2
本研究发现铁磁半导体2H-FeCl2可实现PT破缺的新型二维体光伏效应，能产生多种光电流与电导，且可通过旋转磁化强度调控相关电流，为高效2D光电器件提供了新候选材料。
2023-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Pure Spin Photocurrent in Non-centrosymmetric Crystals: Bulk Spin Photovoltaic Effect
自旋电流发生器是自旋电子学信息处理的关键部件。在这项工作中，我们从理论上和计算上研究了体自旋光伏（BSPV）效应在光照下产生直流自旋电流。BPSV的唯一要求是反转对称破缺，因此它适用于广泛的材料，并且可以很容易地与现有的半导体技术集成。BSPV效应是体光伏（BPV）效应的表亲，由此在光下产生DC充电电流。由于自旋电流和电荷电流的选择规则不同，如果系统具有镜像对称性或反镜像对称性，则可以实现纯自旋电流。对BPSV的机理和电子弛豫时间$τ$的作用也作了阐述。我们将我们的理论应用到几个不同的材料系统，包括过渡金属二硫属化物，反铁磁$\rm MnBi_2Te_4$，和拓扑晶体绝缘体立方$\rm SnTe$的表面。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley contrasting bulk photovoltaic effect in antiferromagnetic MnPSe$_3$ monolayer
该研究理论揭示 PT 对称反铁磁 MnPSe3 单层中受 Néel 矢量调控的隐藏能谷对比体光伏效应，并预测其二维铁环矩特性。
2023-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Larger photovoltaic effect and hysteretic photocarrier dynamics in Pb[(Mg1/3Nb2/3)0.70Ti0.30]O3 crystal
在最近发现的Pb[（Mg 1/3 Nb 2/3）0.68Ti0.32]O3晶体中的体光伏效应之后，我们在这里报告了在相关的组成Pb[（Mg 1/3 Nb 2/3）0.7Ti0.30]O3中的光致变色性以及其极化依赖性的一个数量级以上的改善。光电流测量与光强度揭示了一个迷人的滞后载流子动力学清楚地表明电荷产生，捕获和释放过程。
2019-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Proximity Evoked Colossal Bulk Photovoltaics in Crystalline Symmetric Layers
体光伏效应是在光照射下产生静态电流的二阶非线性过程，需要中心对称破缺系统作为其应用平台。为了在空间中心对称材料中实现可测量的BPV光电流，已经开发了各种方案，例如化学掺杂、结构变形或电偏压。在目前的工作中，我们认为通过范德华界面相互作用的磁邻近效应，一种无接触的策略，也打破了中心对称性，并产生大的BPV光电流。使用Bi 2 Te 3五重层作为一个示例性的材料，我们表明，磁接近MnBi 2 Te 4七重层产生有限的和可调的移位和注入光电流。我们应用群分析和第一性原理计算来评估线性偏振光照射下的层特定的位移和注入电流的产生。我们发现，磁注入光电导，局部的Bi_2 Te_3层可以达到超过70 × 108 A/（V ~ 2s），因此，一维线电流密度的数量级为0.1 mA/nm的中等强度的光下，可以实现。除了电荷电流，我们还将讨论扩展到自旋BPV电流，得到纯的光生自旋电流。电荷和自旋光电流之间的垂直传播方向表明它们可以单独用于单一材料中。与先前报道的方法相比，经由范德华界面的磁邻近效应不会显著改变中心对称材料的固有特征（例如，Bi_2Te_3），并且可以通过（MnBi_2Te_4的）近似磁结构、层间距和光偏振来容易地实现其操纵。
2022-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Predicted bulk photovoltaic effect in hydrogenated Zintl compounds
体光伏效应（BPVE）是一种在具有中等带隙的极性非中心对称材料中由太阳光产生净电流的现象。人们正在探索这种效应，以替代传统的pn结太阳能电池，将太阳能转化为电能。本文评估的可能性，氢化锌相化合物仅由金属，类金属，和氢原子，可能能够提供BPVE响应。为此，针对化合物AeTrTtH（Ae = Ca、Sr和Ba; Tr = Al和Ga;以及Tt = Si、Ge和Sn）中的每一个计算BPVE移位电流的幅度。对于这个家庭的氢化Zintl化合物，最大的位移电流响应的预测是高达8倍以上的BiFeO 3计算，并有一个显着的响应低得多的光子能量比BiFeO 3以及。由于带隙低于1 eV，并且该化合物家族的一些成员在高达770 K的空气中表现出稳定性，这些化合物中的一些可以用于光伏器件。
2017-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tailoring the photovoltaic effect in (111) oriented BiFeO3/LaFeO3 superlattices
研究了脉冲激光沉积BiFeO_3/LaFeO_3超晶格的铁电和光伏特性。对于高浓度的BiFeO 3的铁电状态，同时观察到可切换的光伏响应。相反，对于一定浓度的LaFeO 3，证明了不可切换的光伏效应。超晶格中PV响应的这种调制归因于铁电到顺电的相变，该相变随x的增加而控制。值得注意的是，伴随着PV机制的这种变化，随着x的增加，传导机制的变化似乎也发生了从体积限制到界面限制的传输。
2020-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Bulk Photovoltaic Effect in Two-Dimensional Distorted MoTe2
本文研究了二维MoTe2中由相变和反演对称性破缺引起的机械畸变诱导体光伏效应，实验测得最大光电压16 mV、短路电流60 uA及30%外量子效率，为高效光电转换器件提供了新途径。
2023-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Influence of temperature and wavelength on the switchable photovoltaic response of a BiFe0.95Mn0.05O3 thin film
研究了脉冲激光沉积外延BiFe_（0.95）Mn_（0.05）O_3薄膜在较宽温度范围内的光伏响应。波长依赖的光伏效应示出了最可能与钙钛矿单元电池的B-位点上的锰掺杂和缺陷（Bi和O空位）的存在相关的间隙能级状态的贡献。PV响应的温度依赖性响应排除了电迁移和/或肖特基势垒作为主要机制。这与所观察到的可切换光伏效应相印证，所述可切换光伏效应可以由去极化场或体光伏效应来解释。此外，PV响应显示出与低温极化子样传导机制的强相关性，并且在所研究的垂直电容几何结构中检测到高开路电压（2.5V）。
2019-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Bulk Photovoltaic Effect in Bernal Bilayer Graphene
CNRS/Aix-Marseille Université, Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille（法国国家科学研究中心/艾克斯-马赛大学，马赛跨学科纳米科学中心）
研究了伯恩双层石墨烯中磁场对位移电流和磁性球形电流的影响，揭示了边缘态在不同磁场下的不同行为。
2026-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Helicity dependent photovoltaic effect in Bi2Se3 under normal incident light
拓扑绝缘体（TI）是一类新型的绝缘材料，其绝缘体和表面导电由拓扑保护表面态（TPSS）保证。我们研究了垂直入射激光束的螺旋度对TI Bi2Se3光伏效应的影响。垂直入射光的螺旋度依赖的光伏效应的观察表明，由于六边形翘曲的一些TPSS的面外自旋分量的存在。此外，在表面处的静电势的波动局部地打破了膜的旋转对称性，从而允许螺旋度依赖的光伏效应。我们的研究结果表明，工程局部静电势Bi2Se3将允许控制光学产生的自旋电流，这可能是有用的自旋光电子学的应用。
2016-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Bulk photovoltaic effect in antiferromagnet: Role of collective spin dynamics
本研究利用时域计算探讨反铁磁体中集体自旋动力学对体光伏效应的影响，发现自旋动力学在带隙下引发共振峰与宽带调制，并产生IPA框架中缺失的光电流，为能量收集与光电应用提供新途径。
2024-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
One-dimensional Multiferroic Semiconductor WOI3: Unconventional Anisotropic d^1 Rule and Bulk Photovoltaic Effect
本研究发现一维反铁磁半导体WOI3可经应变诱导发生铁电相变，揭示其非常规各向异性d^1相变机制，预测了应变调控的自旋与极化演化，并指出体光伏效应可用于探测其铁电与磁序的相互作用。
2024-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photovoltaic creation of charged domain walls in barium titanate
Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Swiss Federal Institute of Technology (EPFL)（瑞士联邦理工学院）
本研究利用光与电场的共同作用，通过体光伏效应在钛酸钡中生成带电畴壁，相关机制得到相场模拟支持，为可重构电子与光电子器件提供了新方向。
2026-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Photogalvanic Shift Currents in BiFeO3 --LaFeO3 Superlattices
该研究利用密度泛函理论和Wannier化方法分析BiFeO3/LaFeO3超晶格，证明其堆叠结构可增强长波吸收并抑制相消干涉，从而提升光生伏打位移电流。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Large Bulk Piezophotovoltaic Effect of Monolayer $2H$-MoS$_2$
非中心对称材料中的体光伏效应是一种有趣的物理现象，具有高效能量收集的潜力。本文研究了过渡金属二硫属化物MoS $_2$的位移电流体光伏效应。我们提出了一种简单的自动化方法来指导材料设计，并使用它来揭示单层$2H$ -MoS $_2$的失真，这大大提高了集成的移位电流。使用这种失真，我们表明，在布里渊区的位移矢量的分布（一个量测量在激发过程中的相干波包的真实空间中的净位移）和过渡强度的重叠是至关重要的增加移位电流。该畸变图案与材料极化有关，并且可以通过施加电场经由逆压电效应来实现。这一发现表明了一种额外的方法来设计材料的移位电流响应，以增强先前报道的使用机械应变的方法。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Direct spatiotemporal imaging of carriers reveals a long-lived bulk photovoltaic mechanism
Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所）；TU Eindhoven（埃因霍温理工大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；SPEC, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；ICREA - Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（加泰罗尼亚研究与高级研究学院）
通过无接触泵浦-探测显微镜直接观察铁电材料BiFeO3中光生载流子的时空演化，发现沿极轴的不对称输运持续数纳秒，归因于缺陷（如氧空位）引起的非对称动量散射，揭示了长寿命体光伏效应机制。
2026-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Jerk current: A novel bulk photovoltaic effect
我们研究了偏置晶体绝缘体中代表光生电流的三阶极化率的物理发散。在没有动量弛豫和饱和的情况下，该电流与照明时间成二次方增长;我们将其称为\textit{jerk current}。目前的两个贡献被确定。第一个是通过静态电场的光学注入载流子的流体动力学加速，第二个是在静态电场存在下载流子注入速率的变化。急动电流可以具有垂直于静态场的分量，这是电场中载流子的标准流体动力学描述所不能捕获的特征。我们建议一个实验来检测急动电流和它的一些有趣的功能。
2018-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Formation of photoinduced space-charge field during in-bulk domain creation by femtosecond NIR laser irradiation in MgO:LN crystals
Ural Federal University（乌拉尔联邦大学）
研究了近红外飞秒激光照射下MgO:LN单晶中的域切换，揭示了光诱导域、微tracks和折射率修改区域的相对位置关系，并发现光诱导空间电荷场在退火后消失的原因。
2026-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Photoferroelectric oxides
在多铁性BiFeO 3薄膜中观察到的体光伏效应引起了人们对光伏应用的光铁电材料的新兴趣。通过使用窄带隙铁电体增加吸收，已经取得了巨大的进步，以提高光铁电体的功率转换效率（高达8.1%）。其他策略，因为它是更有效地利用铁电内部电场，正在进行中。此外，作为副产品，光致伸缩也取得了一些进展，这是光致变形现象。在这里，我们回顾正在进行的和有前途的路线，以提高铁电体的光响应。
2017-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Recent Progress in the Theory of Bulk Photovoltaic Effect
体光伏效应（BPVE）发生在具有破缺反转对称性的固体中，并且是指由于均匀照明而产生的DC电流，而不需要异质结构或界面，这是与传统光伏效应不同的特征。它的存在已经证明了近50年前，但预测理论只出现在最近十年，允许识别不同的机制，并确定它们在实际材料中的相对重要性。现在人们普遍认为，存在一种对散射不敏感的内在机制，称为移位电流，其中第一性原理计算现在可以给出高度准确的预测。另一个重要但更外在的机制，称为弹道流，也吸引了很多关注，但由于复杂的散射过程，其数值计算的实际材料是最近才成为可能。此外，在圆偏振光下会出现本征弹道电流，通常称为注入电流，在实验中有着广泛的应用。在这篇文章中，相关的理论发展的实验进行了审查，并致力于讨论的最新进展BPVE的理论和数值实现的重要部分。作为新发展的理论的能力的示范，简要回顾了理论发展所支持的材料设计策略。最后，在BPVE领域的剩余问题和可能的未来方向进行了讨论，以启发进一步的研究。
2022-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Quantum-kinetic perspective on photovoltaic device operation in nanostructure-based solar cells
下一代高效太阳能电池的各种新概念的实现是基于具有配置可调光电特性的纳米结构。另一方面，有效的纳米光学光捕获概念使得能够使用超薄吸收体架构。在这两种情况下，电子和光学状态的局部密度强烈偏离均匀的块状材料。与此同时，隧道效应或弹道输运等非局部和相干现象变得越来越重要。因此，半经典的，扩散体图片传统上假定可能不再是适当的，以描述的物理过程的产生，运输，和重组管理这样的设备的光伏操作。在这篇综述中，我们提供了一个量子动力学的角度来看光伏器件的操作，达到超出了散装太阳能电池的标准模拟模型的限制。通过将半经典模型对关键物理量（例如吸收系数、发射光谱、产生和复合速率以及电势、密度和电流）的预测与基于非平衡量子统计力学的更基本描述给出的相应性质进行比较，在基于超薄膜和纳米结构的太阳能电池架构中评估与体物理的偏差。这种先进的方法，同时铺平了道路，以全面的量子理论的photopolics，桥梁模拟微观材料和宏观器件水平提供的载流子动力学在介观尺度。
2017-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
