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
Perovskite Nanocrystals as Emerging Single-Photon Emitters: Progress, Challenges, and Opportunities
Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Centro de Física de Materiales (CFM)（材料物理中心）；University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克大学）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基克，巴斯克科学基金会）
本文综述了钙钛矿纳米晶体作为单光子发射体的进展、挑战与机遇，探讨了其在量子应用中的性能及改进策略。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spinel ferrites: old materials bring new opportunities for spintronics
在过去的几年里，对钙钛矿氧化物的外延薄膜的深入研究经常揭示出令人兴奋的特性，如巨磁阻隧道效应和电场效应。尖晶石氧化物由于其更复杂的结构和由此产生的许多自由度而显得更加通用。在这里，我们表明，纳米NiFe2O4薄膜的钙钛矿衬底上的外延生长允许稳定的新的铁氧体相的性能显着不同的散装的。事实上，几纳米厚的NiFe2O4薄膜的饱和磁化强度至少是块状化合物的两倍，并且它们的电阻率可以根据生长条件按数量级进行调节。通过将这样薄的NiFe2O4层集成到自旋相关隧穿异质结构中，我们证明了这种多功能材料可以用于自旋电子学，无论是作为磁性隧道结中的导电电极，还是作为很少探索的隧道结类型中的自旋过滤绝缘屏障，称为自旋过滤器。因此，我们的研究结果为实现单片自旋电子学架构开辟了道路，该架构集成了单一材料的几个层，其中这些层以受控的方式进行功能化。
2005-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Perspective on 2D perovskite ferroelectrics and multiferroics
本文综述无机二维钙钛矿铁电体与多铁体的进展，重点梳理非常规铁电性及新型磁电耦合机制，并指出面临的挑战与未来方向。
2024-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Partially-Bright Triplet Excitons in Perovskite Nanocrystals
光电子学的发展要求开发具有新颖和工程特性的材料。已经引起巨大兴趣的一类材料是金属卤化物钙钛矿，其受到钙钛矿太阳能电池光伏效率的流星增加的刺激。此外，最近的进展已经将钙钛矿纳米晶体（NC）应用于发光器件中。最近发现，对于铯铅卤化物钙钛矿NC，它们异常有效的发光可能是由于由三个明亮的三重态组成的独特的激子精细结构，这些三重态与邻近的暗单重态的相互作用最小。为了研究这种精细结构而不分离单个NC，我们使用多维相干光谱在低温下揭示相干涉及CsPbI $_3$ NC系综的三重态。皮秒时间尺度的移相时间测量的三重态和三重态间的相干性，从中我们推断出一个独特的激子精细结构的水平排序包括一个黑暗的状态大力定位在明亮的三重态歧管。
2020-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Heterostructure Design in Two-Dimensional Perovskites by Sequential Recrystallization
Italian Institute of Technology (IIT)（意大利理工学院）；Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale, Università degli Studi di Genova（热那亚大学化学与工业化学系）
通过顺序重结晶方法设计多种二维钙钛矿异质结构，实现多色发光和光学耦合，为新型光电子器件开发提供新途径。
2026-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Perovskites for Solar and Thermal Energy Harvesting: State of the Art Technologies, Current Scenario and Future Directions
预计太阳能将成为最可行的可持续绿色能源。近年来，钙钛矿作为太阳能收集材料由于其期望的光伏使能特性而获得了显著的研究关注。更有效地使用这些材料的潜在策略可以涉及通过单个设备或采用其中太阳能或热输入提供多个电输出以增强整体能量收集能力的材料的多个能量转换机制。在这种情况下，本综述的重点是钙钛矿，包括有机卤化物钙钛矿和无机氧化物钙钛矿，由于其已被证明的光伏材料的性能和其有趣的潜在附加功能，如铁电性。铁电体是一类特殊的钙钛矿，已被详细研究的光铁性，热电和热电效应和能量存储，我们简要回顾这里。此外，还研究了在钙钛矿材料中同时调整这些机制以用于多种能量转换机制和超高密度电容器和电池应用的存储的可能性，以获得更好的理解并提供新的机会。对所有这些机制和设备前景的理解将启发和指导选择适当的材料和潜在的新颖设计，以便以更有效的方式利用现有的太阳能和热能资源。该综述不仅有助于从现有的钙钛矿材料中选择合适的材料，还将为研究人员开发新材料系统提供展望和帮助。
2017-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Advances in Modelling and Simulation of Halide Perovskites for Solar Cell Applications
作为下一代太阳能电池的最有希望的候选者，超导太阳能电池（PSC）正引起人们的极大关注。这是由于它们的低成本和高功率转换效率，尽管它们的开发时间相对较短。PSC的关键成分是ABX3化学计量比的各种卤化物钙钛矿作为光吸收剂，以其优异的光电性能带来了光伏（PV）技术领域的实际突破。然而，为了在不久的将来将PSC商业化，这些材料需要进一步改进以获得更好的性能，以高效率和高稳定性为代表。与其他材料开发一样，原子建模和模拟可以在寻找新的功能卤化物钙钛矿以及揭示其材料过程和性能的潜在机制方面发挥重要作用。在这个意义上，卤化物钙钛矿的计算工作，主要集中在第一性原理的工作，审查的眼睛寻找答案，如何提高PSC的性能。具体的建模和模拟技术，以量化的卤化物钙钛矿的材料特性。最后，对该领域面临的挑战和未来的研究方向进行了展望。
2018-11-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Synthesis of organic-inorganic perovskite and all-inorganic lead-free double perovskite nanocrystals by femtosecond laser pulses
Julius-Maximilian University of Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）；Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院）
利用飞秒激光脉冲合成高纯度无配体钙钛矿纳米晶体，实现可调光学性质和新型光电设备研发。
2025-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Data-Driven Design of Novel Halide Perovskite Alloys
卤化物钙钛矿性质的极大可调性为光电应用提供了新的机会，也为探索组合化学空间带来了重大挑战。在这项工作中，我们开发了一个由高通量计算和机器学习提供支持的框架，用于设计和预测混合阳离子卤化物钙钛矿合金。在ABX $_{3}$钙钛矿的化学空间中，选择一组A、B和X原子的选项，使用密度泛函理论（DFT）模拟具有B位混合的化合物的伪立方结构，并使用半局域和混合泛函计算若干性质，包括稳定性、晶格常数、带隙、空位形成能、折射率和光学吸收光谱。神经网络（NN）被用来训练预测模型的每一个属性使用列表元素属性的A，B，和X网站原子作为描述符。从229个点的DFT数据集开始，我们使用训练好的NN模型预测17，955种化合物的完整数据集的结构，能量，电子和光学性质，并在稳定性，带隙和缺陷容限方面进行高通量筛选，获得574种有希望的化合物，根据其光伏品质因数将其列为潜在的吸收剂。揭示了筛选出的一组有吸引力的混合阳离子卤化物钙钛矿的组成趋势，并对选定的化合物进行了额外的计算。这里开发的数据驱动设计框架很有希望用于设计新型混合组合物，并且可以扩展到A，B和X原子，A，B或X位点的不同类型混合，非立方相和其他感兴趣的特性方面的更广泛的钙钛矿化学空间。
2021-09-22 cond-mat.mtrl-sci
A Decade of Piezoresponse Force Microscopy: Progress, Challenges and Opportunities
电和机械现象之间的耦合是无机和生物系统的一个近乎普遍的特征，例如从铁电钙钛矿到细胞膜中的蛋白质。了解材料中的机电功能，如铁电纳米晶体，薄膜，弛豫铁电体，和生物系统需要探测这些属性的纳米级的单个颗粒，域，或蛋白质纤维。在过去的十年中，压电响应力显微镜（PFM）建立了一个强大的工具，用于纳米成像，光谱学和操纵的铁电和压电材料。在这里，我们提出的原则和最新进展PFM，包括矢量和频率依赖的压电材料的成像，简要回顾铁电材料的应用，讨论局部晶体和分子取向和无序机电成像的前景，并总结未来的挑战和机遇PFM出现在第二个十年，因为它的发明。
2005-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Optical Properties of Transparent Conducting Barium Stannate by Dimensional Reduction
我们报道了掺杂$n$型钙钛矿BaSnO 3和层状钙钛矿的电子结构和光学性质的计算。虽然掺杂的BaSnO $_3$对于低于导带起始的价带的能量保持其透明性，但是掺杂的层状化合物由于从最低导带的跃迁而表现出低于带边的光学电导率。这给出了Ba2SnO4在可见光中的吸收。因此，重要的是在透明导电氧化物（TCO）膜中使该相最小化。Ba_3Sn_2O_7和Ba_4Sn_3O_（10）分别在红光和红外光区有较强的跃迁。因此，可能存在将这些用作波长滤波TCO的机会。
2015-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Extreme disorder in crystalline perovskite oxide: a new paradigm in quantum materials research
IISc（印度科学学院）
研究钙钛矿氧化物中极端无序现象，探讨高熵氧化物对材料设计的影响，总结其电子和磁性性质的最新进展与未来研究方向。
2025-12-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Compositionally Complex Perovskite Oxides as a New Class of Li-Ion Solid Electrolytes
复合陶瓷（CCC），包括高熵陶瓷（HEC）作为一个子类，提供了新的材料发现的机会，超越了传统的方法，寻找新的化学计量的化合物。在此，我们通过（1）非等摩尔组成设计和（2）控制微结构和界面的无缝组合建立了定制CCC的新策略。以全固态电池的氧化物固体电解质为例，我们通过发现一类新的成分复杂的钙钛矿氧化物（CCPO）来验证这些新策略，以显示提高离子电导率超出常规掺杂限制的可能性。为例（在所检查的28个CCPO中），我们证明，通过保持相当的电化学稳定性，与现有技术的（Li 0.375Sr 0.4375）（Ta 0.75Zr 0.25）O3-δ（LSTZ）基线相比，（Li 0.375Sr 0.4375）（Ta 0.375Nb 0.375Zr 0.125Hf 0.125）O3-δ中的离子电导率可以提高>60%。此外，离子电导率可以通过晶界（GB）工程再提高>70%，达到LSTZ基线的>270%。这项工作为设计和定制HEC和CCC提出了变革性的新策略，从而为发现用于储能和许多其他应用的材料打开了新的窗口。
2022-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Methylammonium Lead Trihalide Perovskite Solar Cell Semiconductors Are Not Organometallic
甲基铵三卤化铅钙钛矿太阳能电池（CH 3 NH3 PbY 3，其中Y = I（3-x）Brx=1-3，I（3-x）Clx=1-3，Br（3-x）Clx =1-3，和IBrCl）是光子半导体。对这些材料的各个基础和技术方面的研究正在广泛进行，以使它们在环境上稳定并实现商业化。将这些材料视为有机金属的研究大量且反复地出现在非常有信誉、高引用和高影响的同行评审研究出版物中，包括例如Energy and Environmental Science、Nature Chemistry、Nature Communication、新材料、Science、ACS Nano以及Wiley、Elsevier、Springer和Macmillan Publishers的许多其他基于化学和材料的期刊，以及皇家和美国社会科学。在此，我们坦率地提出了一个问题：钙钛矿和纳米材料科学界的科学家是否应该将CH 3 NH3 PbY 3及其混合卤素衍生物称为有机金属？
2017-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Advances in perovskite nanocrystals and nanocomposites for scintillation applications
本综述系统梳理了用于闪烁体的钙钛矿纳米晶体及其聚合物纳米复合材料的合成方法、基体嵌入策略与性能评估，为辐射探测用PNCs基纳米闪烁体的研究提供了全面的前沿参考。
2024-06-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Theoretical evaluation of oxynitride, oxyfluoride and nitrofluoride perovskites with promising photon absorption properties for solar water splitting
光催化水分解代表了一个非常有前途的，但同时非常具有挑战性的贡献，清洁和可再生的路线，以生产氢燃料。开发用于水分解的高效且具有成本效益的光催化剂是日益增长的需求。为此，半导体光催化剂由于其稳定性和低制造成本而吸引了更多的关注。在这里，我们系统地应用了几种最先进的基于第一性原理的方法，即，混合密度泛函理论、多体微扰理论（G $_0$ W $_0$）和密度泛函微扰理论（DFPT），以理解ABX $_2$ Y钙钛矿的电子结构性质。我们选择了ABX $_2$ Y型钙钛矿的广阔组成空间，其中A和B是阳离子，X和Y可以是氮、氧或氟。这些钙钛矿表现出1.6至3.3 eV的直接带隙。此外，为了评估可见光催化性能的可行性，我们计算了ABX $_2$ Y钙钛矿的结构、电子和光学性质。此外，从析氢反应（HER）和析氧反应（OER）机理出发，发现BaInO $_2$ F、InSnO $_2$ N、CsPbO $_2$ F和LaNbN $_2$ O是可能的光催化剂。
2023-01-11 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
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-driven atomic rearrangement at a brownmillerite-perovskite interface
氧化物异质结构的许多最新进展都归因于在原子定义良好的界面处的自旋、电荷、晶格和轨道序参量的修改。然而，由具有不同晶体对称性的材料组成的界面的结构、化学和静电演化的细节仍有待了解。在这项工作中，我们已经绘制出两种不同的材料，钙钛矿SrTiO 3和brownmillerite SrCoO 2. 5，使用高分辨率扫描透射电子显微镜和几何相分析的原子的界面连接。我们观察到独特的对称性失配驱动的原子位移仅限于前几个原子层，这可以严重改变系统的性质。SrCoO2.5由于其开放的骨架结构而成为一种很有前途的能源材料，因此在原子水平上对界面结构的进一步理解可以导致新型氧化物异质结构的合理设计。
2015-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Origin of reversible photo-induced phase separation in hybrid perovskites
发生在功能材料中的非平衡过程可以显著影响器件效率，并且由于所涉及的长度和时间尺度的广泛范围而通常难以表征。特别地，混合卤化物混合钙钛矿对于光电子学是有希望的，然而卤化物在光激发时可逆地相分离，显著地改变器件性能。通过结合纳米级成像和多尺度建模，我们阐明了这种现象的机制，表明光生极化子诱导的局部应变促进卤化物相分离，并导致光稳定的碘化物丰富的集群的成核。这种效应依赖于混合材料独特的机电性能，其特征既不是单独的有机成分，也不是单独的无机成分。一般来说，利用杂化材料中的光致相分离和其他非平衡现象，可以为扩大传感、光开关、光存储和能量存储方面的功能应用提供新的机会。
2016-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Linking stability with molecular geometries of perovskites and lanthanide richness using machine learning methods
本文采用数据驱动方法，基于Li, Jacobs, and Morgan数据集，利用机器学习工具进行非参数回归、LFA和PCA分析及特征筛选，研究ABO3型钙钛矿材料稳定性、分子几何结构与镧系元素丰富度的关系。
2023-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Tailored surfaces of perovskite oxide substrates for conducted growth of thin films
氧化物电子学依赖于外延氧化物薄膜的可用性。ABO3钙钛矿化学成分的极端灵活性及其所涵盖的广泛特性激发了科学家的创造力，并使钙钛矿成为先进技术的功能材料。此外，在不同的钙钛矿之间的界面处发现了新兴的性质，这些性质不能根据相邻外延层的性质来预期。所有梦想中的新前景都需要使用合适的衬底进行外延生长。Percent单晶是这项活动的主力，理解和控制它们的表面性质变得至关重要。在本教程中，我们将主要集中在ABO 3钙钛矿衬底的表面的形貌和组成的影响上的生长机制和外延生长的薄膜的性能。由于SrTiO_3是最常用的衬底，我们将主要集中在描述目前对它的理解和成就。其他钙钛矿衬底（LaAl_3，LSAT和DySc_3）的说明性例子也将包括在内。我们将表明，不同的化学终端可以存在于用于生长的表面上，我们将审查所采用的方法，以选择最合适的一个特定的增长，例如，定制最终最外层的外延层，或诱导自排序工程师的远程纳米级图案的化学终端。我们将通过低维有机和无机结构的生长来证明这种知识的能力。
2014-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Orthorhombic nitride perovskite CeTaN3-δ with switchable and robust ferroelectric polarization
本研究通过高压法首次实验合成出含氮缺陷的正交晶系铁电氮化物钙钛矿CeTaN₃-δ，其具备可切换的稳定铁电极化及优异力学、化学惰性，为新型铁电器件和凝聚态物理研究提供了新材料体系。
2025-07-29 cond-mat.mtrl-sci
n-type Rashba Spin Splitting in a Bilayer Inorganic Halide Perovskite with External Electric Field
本文采用第一性原理计算研究了外电场作用下CsPbBr $_3$双层膜的Rashba效应。对于PbBr $_2$封端的双层膜，我们发现只有电子经历EEF下的Rashba分裂，而空穴不。这种n-型Rashba效应可以归因于表面弛豫效应，其反转顶部价带的位置。在1.35 V/nm的EEF下，n型Rashba参数可以单调地调谐到0.88 eV的最大值$Å$，在该最大值处，顶部价带的序列恢复到体样式。在此过程中，p型自旋将不会在这种二维CsPbBr $_3$中存在，这确实暗示了一种制造先进功能自旋电子器件的新方法。
2018-02-10 cond-mat.mtrl-sci
On performance of thin-film meso-structured perovskite solar cell through experimental analysis and device simulation
本文提出基于实验数据统计平均的分析策略，结合器件模拟研究介观结构钙钛矿太阳能电池性能，评估器件质量并指明通过材料调控实现最高效率设计的途径。
2023-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Evolution Reaction on Perovskites: A Multieffect Descriptor Study Combining Experimental and Theoretical Methods
实验和理论研究了各种钙钛矿组合物的非原位电子电导率、氧空位含量、平带电位（EFB）和析氧反应（OER）活性之间的相关性。结果发现，所有这些参数都可以影响OER活性，但是，没有一个单独发挥决定性作用，在确定的电催化活性。一个单一的物理化学性质与OER活性的相关性总是存在偏差点，这表明这种二维相关性确实存在局限性。然而，考虑到其他理化性质及其与OER活性的相关性，可以解释这些偏离。因此，这项工作的目的是同时连接的OER活动与几个物理化学材料的属性。OER/多描述符关系的概念代表了在寻找和设计高活性析氧催化剂方面的重大进步，以寻求水电解槽中的高效阳极。
2020-12-09 cond-mat.mtrl-sci
The elastic constants of MgSiO3 perovskite at pressures and temperatures of the Earth's mantle
与热对流1有关的地幔温度异常可以从地震层析成像中推断出来，前提是地幔矿物的弹性特性是地幔压力下温度的函数。然而，目前，这些信息很难直接通过实验室实验获得。因此，我们利用计算机技术的最新进展，并进行了有限温度从头计算分子动力学模拟的弹性性质的MgSiO3钙钛矿，下地幔的主要矿物，在相关的热力学条件。当结合断层图像的地幔的结果，我们的研究结果表明，下地幔是显着的滞弹性或成分不均匀的大尺度。我们发现，在给定的深度，地幔的最冷和最热的区域之间的温度差，在1000公里，约为800 K，1500 K在2000公里，并可能超过2000 K的核幔边界。
2009-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Nanodomains Dictate Macroscopic Properties in Lead Halide Perovskites
本研究结合多模态实验与机器学习模拟，揭示了卤化物钙钛矿中动态纳米畴决定宏观光电性质的机制，发现A位阳离子选择可调控纳米畴特性，为材料性能工程提供了新策略。
2024-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Ceramic processing and multiferroic properties of the perovskite YMnO$_3$-BiFeO$_3$ binary system
钙钛矿结构的（1-x）YMnO $_3$ -xBiFeO $_3$二元体系由于其端元的多铁性而具有很好的应用前景。纳米晶相最近已通过机械合成整个系统，并已描述的钙钛矿结构的演变。两个连续的固溶体与正交Pnma和菱面体R3 c对称性被发现，共存于一个广泛的组成区间0.5 < x < 0.9。这可能是一个极性-非极性morphotropic相边界区，在那里可以预期的强相变磁电响应。一个主要问题是在中等温度下的相分解，这使陶瓷加工高度复杂化。这是进行良好的电气表征以及在器械中使用所需的。本文介绍了放电等离子烧结技术在YMnO $_3$ -BiFeO $_3$陶瓷制备中的应用。这种先进的技术，当与纳米晶粉末结合时，允许在降低的加工温度和时间下致密化相，从而避免钙钛矿分解。完成了电测量，并且显示响应主要由传导主导。尽管如此，本征介电常数，并揭示了一个显着的增强相共存区。此外，还证明了所有菱面体相的铁电体的瑞利型行为特征。在该区域进行了磁性表征，并显示出反铁磁性。
2021-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Exploring the microstructural origins of conductivity and hysteresis in metal halide perovskites via active learning driven automated scanning probe microscopy
提出一种主动机器学习框架驱动自动化扫描探针显微镜，自动发现金属卤化物钙钛矿中导致特定导电和迟滞行为的微观结构，为探索复杂材料功能起源及结合其他表征技术开辟了新机遇。
2022-12-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Machine Learning-Enhanced Design of Lead-Free Halide Perovskite Materials Using Density Functional Theory
本研究结合机器学习与密度泛函理论，预测并验证了七种新型无铅卤化物钙钛矿材料，其中CsMnCl$_4$带隙为1.37 eV，适用于光伏应用，为可持续材料设计提供了高效方法。
2024-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the Charge Transfer Dynamics Between Singlet Fission Molecule and Hybrid Perovskite Nanocrystals
单态裂变过程由于其提高光伏效率和突破肖克利-奎塞尔极限的潜力而受到广泛关注。在光伏器件中，钙钛矿材料在过去十年中显示出巨大的进步。因此，在钙钛矿装置中组合单线态裂变材料可以导致其性能的急剧增强。为了揭示单重态裂变过程在钙钛矿材料中的适用性，我们使用瞬态吸收光谱研究了从SF活性物质910双苯乙炔基蒽到CH 3 NH3 PbBr 3钙钛矿纳米晶体的电荷转移动力学。我们观察到了一个重要的电荷转移从耦合三重态的BPEA到导带的CH_3 NH_3 PbBr_3在皮秒的时间尺度。在BPEA和CH 3 NH3 PbBr 3纳米晶体的混合物中观察到的缩短的寿命证实了这些系统之间的显着的电荷转移。我们的研究揭示了单重态裂变钙钛矿复合材料中的电荷转移机制，这将有助于开发先进的光伏系统。
2022-04-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic structure of the magnetic halide double perovskites Cs2(Ag,Na)FeCl6 from first-principles
最近，磁性卤化物双钙钛矿（HDPs）家族由于其将卤化物双钙钛矿的应用领域拓宽到例如自旋电子学中的潜力而引起关注。到目前为止，这些系统的理论建模依赖于原始近似的密度泛函理论（DFT）。在本文中，我们研究了结构，电子和磁性的铁$^{3+}$的含HDPs的Cs $_2$ AgFeCl $_6$和Cs $_2$ NaFeCl $_6$使用更先进的DFT为基础的方法相结合，包括DFT+U，混合DFT和各种磁状态的处理。我们研究了DFT+U中的有效Hubbard参数U $_{eff}$和混合DFT中的混合参数$α$对电子结构和结构性质的影响。我们的研究结果揭示了一组本地化的Fe（d）的状态，是高度敏感的这些参数。Cs $_2$ AgFeCl $_6$和Cs $_2$ NaFeCl $_6$都是反铁磁体，Neel温度远低于室温，因此在与大多数应用相关的外部条件下处于顺磁（PM）状态。因此，我们研究了无序磁性对这些系统的电子结构的影响，发现虽然Cs $_2$ NaFeCl $_6$在很大程度上不受影响，但Cs $_2$ AgFeCl $_6$显示出其电子能带结构的显著重整化。
2022-11-29 cond-mat.mtrl-sci
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
Structure Prediction of Ionic Epitaxial Interfaces with Ogre Demonstrated for Colloidal Heterostructures of Lead Halide Perovskites
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
Ogre用于预测离子取向生长界面结构，揭示了异质结构中界面形成机制及材料兼容性影响
2025-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Optimizing Lead-Free Chalcogenide Perovskites for High-Efficiency Photovoltaics via Alloying Strategies
本研究通过在CaHfS$_{3}$中引入Ti和Se的靶向取代，结合前沿计算技术，显著改善了无铅硫族钙钛矿的光电性能，使富Ti硒基钙钛矿效率达28.06%，超越传统铅基卤化物钙钛矿。
2025-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Inducing Spontaneous Electric Polarizations in Double Perovskite Iodide Superlattices for New Ferroelectric Photovoltaic Materials
在这项工作中，我们使用密度泛函理论计算来证明如何自发电极化的强度可以诱导\textit{via}一个混合不适当的铁电机制碘钙钛矿，一个家庭众所周知的显示太阳能最佳的带隙，创造新的材料的光铁性应用。我们首先使用中心对称的$AB$ I $_3$钙钛矿碘化物（其中$A$ = Cs、Rb、K和$B$ = Sn、Ge）组装三种化学上不同的（$A$ $A^{\prime}$）（$B$ $B^{\prime}$）I $_6$双钙钛矿。在每个超晶格中，我们研究了三种类型的$A$ -和$B$ -网站阳离子排序计划和三种不同的$B$ I $_6$八面体旋转模式的影响。在这27种组合中，我们发现有15种产生极性空间群，并显示范围从0.26到23.33 $μ$ C/cm $^2$的自发电极化的强度。此外，我们发现，一个分层的$A$ -网站/岩盐$B$ -网站的顺序，在存在的$a^0a^0c^+$旋转模式，产生手性的“涡旋状”$A$ -网站的位移模式。然后，我们研究了外延应变对这些系统之一，（CsRb）（SnGe）I $_6$，层状和岩盐有序配置的效果。在这两个阶段中，我们发现强烈的竞争之间的阳离子订购计划，以及在拉伸应变下的自发极化幅度的增强。最后，使用先进的功能，我们表明，这些化合物显示低的带隙范围从0.2至1.3 eV。这些结果表明，阳离子有序化和外延应变是诱导和控制技术上有用的材料家族中的新功能的有…
2018-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Strategies to Improve the Energy Storage Properties of Perovskite Lead-Free Relaxor Ferroelectrics: A Review
具有高能量密度和功率密度的电能存储系统（EESS）对于未来电子设备的有效小型化是必不可少的。在市场上可用的不同EESS中，依赖于基于快速电子和离子极化的机制来存储和传递能量的介电电容器已经表现出高功率密度。然而，对能量耗散的不同的本征和非本征贡献阻止了陶瓷基介电电容器达到高的可恢复能量密度水平。有趣的是，基于弛豫铁电体的电介质电容器由于其低剩余极化而显示出相对高的能量密度，并且因此显示出对于需要高能量密度性质的应用的巨大潜力。本文综述了提高钙钛矿无铅弛豫体系能量密度性能的一些主要策略。这包括（i）在不同晶体位置的化学改性，（ii）不针对晶格位置的化学添加剂，以及（iii）分别专用于块体陶瓷、厚膜和薄膜的新的加工方法。综述了近年来在弛豫材料研究方面取得的进展，包括寻找具有优良能量密度性能的弛豫材料，以及选择合适的组分和工艺路线以满足不同应用需求。最后，计算机辅助材料设计的未来趋势。
2021-04-08 cond-mat.mtrl-sci
The nature of ferroelectricity under pressure
在过去的十五年里，第一性原理计算方法的进步使得铁电系统物理性质的研究成为可能。特别是，这种方法已经导致在环境压力下钙钛矿氧化物中发生铁电性的微观理解。本文报道了流体静压对钙钛矿及其相关材料铁电性影响的从头算研究。我们发现，与通常认为的不同，这些材料在足够高的压力下表现出铁电性。我们还详细解释了这种铁电性的（不寻常）性质。
2006-08-24 cond-mat.mtrl-sci
ABO3 Perovskites' Formability Prediction and Crystal Structure Classification using Machine Learning
可再生能源对应对全球变暖具有极大的意义，但像光伏（PV）电池这样有前途的能源不够高效和便宜，无法作为传统能源的替代品。Percent作为PV材料具有很高的潜力，但为特定应用设计合适的材料通常是一个漫长的过程。本文利用机器学习技术对ABO3型钙钛矿的可成形性进行了预测，并对其晶体结构进行了高精度的分类，从而提供了一种快速的筛选过程。虽然这项研究是在考虑太阳能电池应用的情况下进行的，但预测框架足够通用，可以用于其他目的。采用随机森林模型对钙钛矿的可成形性进行了预测，并对其晶体结构进行了分类，经过5次交叉验证后，分类准确率分别为98.57%和90.53%。我们的机器学习模型可以通过提供一种快速机制来提前了解材料的特性，从而有助于加速开发所需的钙钛矿结构。
2022-02-21 cond-mat.mtrl-sci stat.ML
DFT-based insight into finite-temperature properties of ferroelectric perovskites with lone-pair: the case of CsGeX$_3$ (X=Cl, Br, I)
本研究以CsGeX$_3$为对象，基于DFT与杂化泛函参数化有效哈密顿量，模拟其有限温度铁电性质并解释极化反转及矫顽场高估机制。
2025-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Language Models for Materials Discovery and Sustainability: Progress, Challenges, and Opportunities
本文综述了自然语言处理和大语言模型在材料科学中的进展，分析了其局限性、全自动材料发现流水线的构建，以及GPT类工具在可持续材料设计中的潜力。
2025-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Numerical Simulation of Lead-Free Absorbers in 2D Dion-Jacobson Phase Perovskite Solar Cells Using SCAPS-1D: Towards 41% Efficiency
本研究通过SCAPS-1D模拟评估七种无铅吸收层材料在2D Dion-Jacobson相钙钛矿太阳能电池中的性能，优化后Sb2Se3和CZTSSe效率达41%左右，MZO可替代FTO，为无铅光伏技术提供材料选择框架。
2025-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Review on physical impedance models in perovskite solar cells
针对钙钛矿太阳能电池阻抗研究缺乏集中信息库的问题，本综述整合相关物理现象，构建阻抗图、等效电路及相关过程的综合知识库，助力深化电池机制理解与技术改进。
2024-05-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Yb3+ speciation and energy-transfer dynamics in quantum-cutting Yb3+-doped CsPbCl3 perovskite nanocrystals and single crystals
最近发现Yb 3+掺杂的无机金属卤化物钙钛矿（Yb 3+：CsPbX 3，X = Cl，Br）显示出高效的量子切割，其中来自被材料吸收的单个蓝光或UV光子的能量被Yb 3+掺杂剂以近红外光子对的形式重新发射。已经报道了接近200{%}的实验光致发光量子产率。作为第一种将如此高的光致发光量子产率与可见光中的强宽带吸收相结合的量子切割材料，这些材料为提高太阳能技术的效率提供了独特的机会。然而，人们对这种量子切割的基本起源知之甚少。在这里，我们描述了可变的温度和时间分辨的光致发光研究的Yb 3+：CsPbCl 3在两种不同的形式-胶体纳米晶体和宏观单晶。这两种形式显示出非常相似的光谱性质，表明量子切割是Yb 3+：CsPbX 3组合物本身的固有性质。通过低温光致发光光谱在这两种形式中观察到不同的Yb 3+形态，但值得注意的是，在这两种情况下，量子切割由相同的特定Yb 3+物种主导。时间分辨的光致发光测量提供了量子切割机制中先前假设的中间态的直接证据。该中间态介导从钙钛矿的光生激发态到Yb 3+的发射激发态的弛豫，因此具有关键的机理重要性。在室温下，这种中间态在几皮秒内填充，并且在纳米晶体和单晶Yb 3+：CsPbCl 3中的衰减时间仅为~ 7 ns。这些意见的机械影响进行了讨论。
2020-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perovskite-R1: a domain-specialized large language model for intelligent discovery of precursor additives and experimental design
School of Physics, Renmin University of China（中国人民大学物理学院）；School of Chemistry and Life Resource, Renmin University of China（中国人民大学化学与生命资源学院）
本研究提出Perovskite-R1，一个专门用于发现钙钛矿太阳能电池前驱体添加剂和实验设计的大型语言模型，通过系统挖掘和整理1232篇高质量科学文献，并整合33269种候选材料，构建了领域特定的指令微调数据集，从而提升材料发现的效率。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci cs.AI cs.LG
Interfacial Magnetic Anisotropy of Iron-Adsorbed Ferroelectric Perovskites: First-Principles and Machine Learning Study
本研究结合第一性原理计算与机器学习，探究了吸附铁的铁电ABO3钙钛矿，揭示了铁磁各向异性能量与界面感应磁偶极矩的普遍相关性，为节能自旋电子器件的衬底选择与优化提供了稳健框架。
2025-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-Dimensional Optical-Electrical Simulation of Cs2AgBiBr6 Double Perovskite Solar Cells
Ahsanullah University of Science and Technology（阿赫桑努拉科学与技术大学）
本研究利用三维有限元法仿真，确定最优电荷传输层组合，实现Cs₂AgBiBr₆太阳能电池理论效率上限。
2026-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ruddlesden-Popper and perovskite phases as a material platform for altermagnetism
本文通过第一性原理计算证明Ruddlesden–Popper相和钙钛矿相可普适承载交错磁性，发现La$_2$NiO$_4$、La$_3$Ni$_3$O$_7$和BiFeO$_3$等候选材料及其新型自旋—动量拓扑。
2024-12-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Colossal magnetoresistance in the insulating ferromagnetic double perovskites Tl$_2$NiMnO$_6$: A neutron diffraction study
在双钙钛矿家族中，迄今为止仅在半金属亚铁磁体中观察到巨磁阻（CMR），例如已知情况Sr $_2$ FeMoO $_6$，其中巨磁阻归因于半金属性质而在晶界处的隧穿MR。本文报道了一种新材料--Tl $_2$ NiMnO $_6$，它是一种通过高压高温合成而稳定的相对有序的双钙钛矿结构，在居里温度附近显示出CMR。我们用中子衍射实验和电子结构计算解释了这种效应的起源，揭示了这种材料是铁磁绝缘体。因此，有序的T1 $_2$ NiMnO $_6$（~70%的Ni $^{2+}$ /Mn $^{4+}$阳离子有序）代表铁磁绝缘双钙钛矿的第一次实现，显示CMR。结构和磁性之间的关系的研究，使我们能够澄清自旋玻璃行为的性质在无序的Tl $_2$ NiMnO $_6$（~31%的阳离子有序），这是有关的反位缺陷的集群和与短程自旋关联。我们的研究结果突出了阳离子有序在建立长程磁性基态中的关键作用，并为开发双钙钛矿中的先进磁性材料奠定了新的途径。
2019-09-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Theoretical insights into the role of lattice fluctuations on the excited behavior of lead halide perovskites
本文综述了铅卤钙钛矿中晶格涨落与电荷耦合的理论研究，揭示了非谐性对光电性质的影响，并提出了有效模型和理论工具以指导材料设计。
2025-06-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Elastic and Strain--Tunable Electronic and Optical Properties of La2AlGaO6 Hybrid Perovskite: A First-Principles Study
Birla Institute of Technology and Science Pilani（比拉理工学院皮拉尼分校）
本文通过第一性原理DFT计算研究了La2AlGaO6杂化钙钛矿的弹性与应变可调电子和光学性质，揭示了双轴应变对带隙的显著调制作用，展示了其在机械调控电子功能器件中的应用潜力。
2025-11-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Design of magnetic spirals in layered perovskites: extending the stability range far beyond room temperature
在具有有序磁螺旋相的绝缘材料中，由于反转对称性的破缺，可以出现铁电性。这种性质是基本的和实际的利益，特别是为了利用它在低功率电子设备。然而，由于大多数磁螺旋相的相对低的有序化温度$T_\mathrm{spiral}$，其很少超过100 K，阻碍了技术应用的进展。我们最近建立了磁螺旋的有序温度可以增加到310 K的引入化学无序。在这里，我们探讨了这种新的机制，结合它与一些磁相互作用的目标晶格控制打开的设计空间。在Cu-Fe层状钙钛矿中，我们获得了接近400 K的$T_\mathrm{spiral}$值，远离室温，比单独使用化学无序高出近100 K。此外，我们揭示了一个线性的，普遍的螺旋波矢量和螺旋相的起始温度之间的关系。该线性定律终止于顺磁-共线-螺旋三相点，其定义了在这类材料中可以实现的最高螺旋有序温度。基于这些研究结果，我们提出了一套通用的规则，用于设计层状钙钛矿中的磁螺旋，使用外部压力，化学取代和/或外延应变，这应该指导未来的努力，工程磁螺旋相的有序温度适合于技术应用。
2018-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
