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World File Search System硫族化物
项目 4.5 新型硫族化物材料和器件中的量子动力学（实验） 指导老师：教授博士居住。 Ryszard Buczko 研究所：IFPAN
在本项目中，我们将探索一种新型材料，即与超导体耦合的铅锡硫族化合物半导体，在量子信息设备中的潜在应用。我们假设它们独特的物理特性——强大的自旋轨道相互作用、高电子迁移率和有效的静电控制——将有可能减少量子比特的退相干。此外，它们还可用于研究纳米级设备中的新量子现象。我们将研究这种材料平台是否能够发现新的量子控制方法并提高量子设备的性能。一个由理论物理学家、实验学家和晶体生长者组成的国际团队将努力开发材料、表征它们、构建和分析量子设备，并在单一且一致的反馈回路过程中从理论上预测这些系统中的新量子动力学。
铁磁体堆栈和过渡金属二硫族化物 NbSe 2中的太赫兹自旋到电荷电流转换
过渡金属二硫属化物 [1] (TMDC) 是一类具有 C-TM-C 堆积结构的新兴材料，其中 C 和 TM 分别表示硫属原子（例如 Se 或 S）和过渡金属原子（例如 Nb、W 或 Mo）。在过去十年中，TMDC 单层由于其独特的电子和光学特性而引起了广泛关注 [2–12]。此类准二维材料的六方晶体结构意味着其电子能带结构中存在不等价的 K 谷，从而产生了谷自由度和基于谷的电子功能（谷电子学）。[13] TM 原子提供大的自旋轨道耦合 (SOC)，[14] 从而导致其他独特特性，例如自旋谷锁定、[15]
硫族化物钙钛矿：诱人的前景、具有挑战性的材料
这几乎是之前所有技术都无法比拟的。高吸收系数允许用 300-500 纳米厚的薄膜制成高效的太阳能电池，而高电子和空穴迁移率以及缺乏深缺陷允许较长的电荷载流子扩散长度并导致光激发电子的有效收集。[1,2] 这些特性支撑了某些卤化物钙钛矿在光伏电池中的快速发展和高效率。虽然单结太阳能电池的效率已经非常惊人，[3] 但光伏钙钛矿在短期内的“杀手级”应用被认为是用宽带隙钙钛矿顶部电池增强商用晶体硅太阳能电池，以创建串联器件。硅钙钛矿串联器件的效率已经达到 29%，已经超过了硅技术本身的记录，清楚地展示了这一概念的前景。 [4] 此类串联器件可以实现高产量生产，一些研究预测其每瓦成本将低于现有技术。[5] 毫不奇怪，这项技术的商业化尝试已经在进行中。[6]
无序 PbSbTe 硫族化物中的载流子跃迁
在过去十年中，许多晶体硫族化物由于其不寻常的物理特性和键合机制而引起了人们的关注。[1–6] 对于从相变存储器件[7–9]和光子开关[10–12]到热电器件[13–17]到利用拓扑效应的原型器件[18–20]的许多应用来说，通过改变化学计量或退火等方式来调整电传输的能力至关重要。 特别是，控制电荷载流子浓度和迁移率将非常有利。 例如，对于基于拓扑绝缘体的导电表面态的器件，通常重要的是消除不需要的体载流子源以抑制体传输。 对于热电装置，需要具有精确控制载流子浓度的 n 型和 p 型材料。这些方向的努力包括对一系列三元碲化物中载流子类型的化学调节[21,22]，以及在 GeSbTe (GST) 化合物（如 Ge 2 Sb 2 Te 5 ）和类似的无序硫族化物中通过热退火诱导的安德森跃迁的观察[23–27]。这些硫族化物位于 IV-VI 和 V 2 VI 3 材料之间的连接线上（例如，GST 中的 GeTe 和 Sb 2 Te 3 ）。在前一种情况下，[22] 化学计量变化用于诱导从电子到空穴占主导地位的电荷传输转变，而在后一种情况下，[23–27] 化学计量保持恒定，通过退火结晶相来调节无序水平，导致在增加有序性时发生绝缘体-金属转变。非晶态 GST 结晶为亚稳态、无序、岩盐状相，其中 Te 占据阴离子位置，Ge、Sb 和空位随机占据阳离子位置。通过进一步退火立方体结构可获得稳定的六方相。这三个相都是半导体，但由于自掺杂效应，即由于原生点缺陷导致导电的块状状态被空穴占据，并将费米能级移向价带最大值，因此结晶态显示出高浓度的 p 型载流子。这种现象导致非晶相和结晶相之间产生强烈的电对比，这在
硫族化物钙钛矿 YScS3 作为潜在的 p 型...
摘要：透明导电材料 (TCM) 已广泛应用于触摸屏、平板显示器和薄膜太阳能电池等光电应用。TCM 的这些应用目前以 n 型掺杂氧化物为主。由于空穴迁移率低或 p 型掺杂瓶颈，高性能 p 型 TCM 仍然缺乏，这阻碍了高效的器件设计和透明电子等新应用。在这里，基于第一性原理计算，我们提出硫族化物钙钛矿 YScS 3 作为一种有前途的 p 型 TCM。根据我们的计算，它的光吸收起始点高于 3 eV，这使得它对可见光透明。它的空穴电导率有效质量为 0.48 m 0 ，是 p 型 TCM 中最小的之一，表明空穴迁移率增强。它可以通过阳离子位点上的 II 族元素掺杂为 p 型，所有这些都会产生浅受体。结合这些特性，YScS 3 有望提高 p 型 TCM 相对于 n 型 TCM 的性能。