二维 Ruddlesden-Popper 钙钛矿材料：一种全电可调移位电流与持久自旋螺旋
材料科学
2026-04-10 v1
摘要
二维混合有机-无机钙钛矿 (HOIP) 是下一代光电子和自旋电子器件的有前景的候选材料。本文系统地探讨了结构畸变与功能响应之间的关系，针对三个具有 对称性的 Ruddlesden-Popper (RP) 铁电性钙钛矿材料：、 和 PEPI，使用第一性原理计算结合不可约表示分解和波矢点群对称性 (WPGS) 分析。结果表明，铅-碘框架所产生的移位电流 (SC) 大小与传统铁电氧化物相当，特定情况下甚至可达其十倍，PEPI 达到最大值为 。SC 大小与八面体畸变指数 () 呈正相关，而在共价键强度与结构不对称性之间识别出一种竞争机制，即平均键长的增加可抵消由 所引起的增强。对于自旋电子学，识别出 对称保护的持久自旋纹理 (PST)。在单斜率 中，向 保护的准持久自旋螺旋 (quasi-PST) 过渡，形成一种长距离自旋传输的持久自旋螺旋 (PSH)。铁电性、SC 和 PST 之间的协同作用，使两者的光电流方向和自旋构型都能够实现非易失性电气控制。本工作提供了评估标准和实际设计高性能集成自旋电子-光伏器件的指导。
引用
@article{arxiv.2604.08360,
title = {2D Ferroelectric Ruddlesden-Popper Perovskites: an Emerging Fully Electronically Controllable Shift Current and Persistent Spin Helix},
author = {Yue Zhao and Fu Li and Vikrant Chaudhary and Hongbin Zhang and Gaoyang Gou and Niuzhuang Yang and Yue Hao and Wenyi Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.08360},
year = {2026}
}